Integrando as dimensões da biodiversidade microbiana ao longo de áreas de alteração do uso da terra em florestas tropicais

Resumo

Microrganismos coordenam os processos ecológicos dos quais a vida depende, sendo que nós sabemos menos sobre sua biodiversidade, do que para plantas e animais. A Ecologia Microbiana é muita sofisticada na estimativa das dimensões filogenética, genética e funcional da biodiversidade microbiana, porém, a integração dessas dimensões é alusiva. Este projeto irá combinar recentes avanços sequenciamento de ácidos nucleicos e biogeoquímica de ecossistemas para acessar uma questão marcante da biogeoquímica moderna; o que controla o ciclo do metano ao longo de gradientes de uso do solo em florestas tropicais? A resposta a essa questão requer que nós acessemos o desafio fundamental da biologia de entender as interações e feedbacks entre as três dimensões da biodiversidade. Para responder essas questões, serão acessadas as dimensões genética, filogenética e funcional da biodiversidade de bactérias e arqueias em duas florestas tropicais brasileiras ameaçadas pelo desenvolvimento: uma floresta tropical da Amazônica Oriental, em Rondônia e uma Reserva da Amazônia Ocidental perto de Santarém. Essas florestas abrigam uma gama de tipos de ecossistemas, características de solo e histórico de uso do solo. Serão acessadas três dimensões da biodiversidade microbiana do solo: (1) composição da comunidade microbiana e diversidade filogenética através de sequenciamento em larga escala de genes do ciclo do metano (pmoA e mcrA); (2) sequenciamento completo da diversidade genética (com foco no potencial metabólico) através de regiões de genes alvo e sequenciamento metagenômico de fragmentos de genoma relevantes funcionalmente; e (3) diversidade funcional do ecossistema como um todo, através de observações de emissão/consumo de metano e seus isótopos, que serão então comparados as proporções de transcritos: genes para os genes do ciclo do metano. Para integrar de maneira profunda todas as três dimensões da biodiversidade microbiana, será usada uma abordagem em dois níveis: (1) Integração estatística pareada entre os dados das dimensões adjacentes; (2) integração simultânea de todas as três dimensões através do desenvolvimento de um modelo computacional baseado em características (Micro Trait-ME), que combina identidades taxonômicas, abundâncias e valores de características (inferidas do conteúdo genético e dos dados de expressão) para predizer a resposta do ciclo do metano à mudança de uso do solo. Esse modelo será útil para uma ampla comunidade de pesquisadores. (AU)