Uso De Pequenas Amostragens Em Estudos De Múltiplas Comunidades Microbianas: Consequências E Limitações

Leandro Nascimento Lemos, Daiana Bortoluzi Baldoni, Dennis Guilherme Costa Silva, Luiz Fernando Wurdig Roesch

Resumo


Introdução: Estudos de ecologia microbiana baseados em técnicas moleculares têm permitido a investigação de hipóteses ecológicas importantes, possibilitando quantificar e relacionar processos e funções desempenhadas pelos microrganismos. Porém, em ambientes com alta diversidade, tendo como exemplo o solo, com a presença de inúmeras populações microrganismos, deve-se utilizar uma amostragem compatível, do contrário existe o risco de que grande parte dos indivíduos presentes na comunidade não sejam encontrados. Baseando-se nesta problemática, o objetivo deste trabalho foi demonstrar que o uso de pequenas amostragens pode comprometer a interpretação dos resultados. Material e Métodos: Para comprovação desta hipótese, foi utilizado um banco de dados com aproximadamente 70.000 sequências do gene 16S obtidas de uma única amostra de solo. Inicialmente, foi realizada a eliminação de seqüências de baixa qualidade e a geração de amostragens aleatórias para simular comunidades microbianas hipotéticas, como 100, 500, 1.000, 5.000, 10.000 e 20.000 seqüências de um mesmo ambiente. Cada arquivo foi utilizado separadamente para obtenção da riqueza de Unidades Taxonômicas (UT’s) das comunidades microbianas hipotéticas. Usando o software ESPRIT, foram calculadas duas estimativas de riqueza não-paramétricas (ACE e Chao1) e uma paramétrica (curvas de rarefação) para cada amostragem. Os mesmos arquivos, foram comparados entrei si utilizando a Análise de Coordenadas Principais (ACP) disponível na ferramenta on-line UniFrac. Resultados e Discussão: Comparando duas amostras, utilizando como exemplo, a amostra de 500 e a de 20.000 seqüências, foi possível observar a presença de aproximadamente 350 e 2.386,10 UT’s, respectivamente, baseando-se no estimador ACE. Para Chao1, na amostra de 500 sequências foi encontrado 285 UT’s e na amostra de 20.000 sequências, encontrado 2.313 UT’s. A curva de rarefação para a amostra de 100 sequências foi ascendente, estimando aproximadamente 27 UT’s. No entanto, a amostra de 20.000 atingiu um platô. Nas ACPs, amostragens com 100, 500, 1.000 e 5.000 apresentaram comunidades distintas em relação a presença de microrganismos em cada comunidade microbiana hipotética (ACP – Qualitativo). Em termos de quantidade de microrganismo da mesma espécie (ACP – Quantitativo), as amostragens de 500 e 1.000 apresentaram diferenças. No entanto, foi possível observar uma alta similaridade entre as amostras de 10.000 e 20.000 para ACP – Quantitativo. E para ACP -Qualitativo também foi observado uma similaridade entre as amostras de 1.000, 5.000, 10.000 e 20.000. Conclusões: Neste estudo foi possível analisar que o uso de estimadores de riqueza (ACE, Chao1 e curvas de rarefação) é totalmente dependente do número de seqüências e estes não predizem o número exato de UT’s que estão presentes neste ambiente quando o número de sequencias é pequeno. E os resultados obtidos corroboram a hipótese de que amostragens pequenas podem gerar resultados distintos na comparação de múltiplas comunidades microbianas. Orgão de Fomento:

Palavras-chave


bioinformática, diversidade microbiana, riqueza de espécies, microbiologia de solo, limitação amostral

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