Diversity and three-dimensional structures of the alpha Mcr of the methanogenic Archaea from the anoxic region of Tucuruí Lake, in Eastern Brazilian Amazonia

ABSTRACT: Methanogenic archaeans are organisms of considerable ecological and biotechnological interest that produce methane through a restricted metabolic pathway, which culminates in the reaction catalyzed by the Methyl-coenzyme M reductase (Mcr) enzyme, and results in the release of methane. Using a metagenomic approach, the gene of the a subunit of mcr (mcrα) was isolated from sediment sample from an anoxic zone, rich in decomposing organic material, obtained from the Tucuruí hydroelectric dam reservoir in eastern Brazilian Amazonia. The partial nucleotide sequences obtained were 83 to 95% similar to those available in databases, indicating a low diversity of archaeans in the reservoir. Two orders were identified -the Methanomicrobiales, and a unique Operational Taxonomic Unit (OTU) forming a clade with the Methanosarcinales according to low bootstrap values. Homology modeling was used to determine the three-dimensional (3D) structures, for this the partial nucleotide sequence of the mcrα were isolated and translated on their partial amino acid sequences. The 3D structures of the archaean mcrα observed in the present study varied little, and presented approximately 70% identity in comparison with the mcrα of Methanopyrus klanderi. The results demonstrated that the community of methanogenic archaeans of the anoxic C1 region of the Tucurui reservoir is relatively homogeneous.

Genetic relationships among native americans based on beta-globin gene cluster haplotype frequencies

The distribution of b-globin gene haplotypes was studied in 209 Amerindians from eight tribes of the Brazilian Amazon: Asurini from Xingú, Awá-Guajá, Parakanã, Urubú-Kaapór, Zoé, Kayapó (Xikrin from the Bacajá village), Katuena, and Tiriyó. Nine different haplotypes were found, two of which (n. 11 and 13) had not been previously identified in Brazilian indigenous populations. Haplotype 2 (+ - - - -) was the most common in all groups studied, with frequencies varying from 70% to 100%, followed by haplotype 6 (- + + - +), with frequencies between 7% and 18%. The frequency distribution of the b-globin gene haplotypes in the eighteen Brazilian Amerindian populations studied to date is characterized by a reduced number of haplotypes (average of 3.5) and low levels of heterozygosity and intrapopulational differentiation, with a single clearly predominant haplotype in most tribes (haplotype 2). The Parakanã, Urubú-Kaapór, Tiriyó and Xavante tribes constitute exceptions, presenting at least four haplotypes with relatively high frequencies. The closest genetic relationships were observed between the Brazilian and the Colombian Amerindians (Wayuu, Kamsa and Inga), and, to a lesser extent, with the Huichol of Mexico. North-American Amerindians are more differentiated and clearly separated from all other tribes, except the Xavante, from Brazil, and the Mapuche, from Argentina. A restricted pool of ancestral haplotypes may explain the low diversity observed among most present-day Brazilian and Colombian Amerindian groups, while interethnic admixture could be the most important factor to explain the high number of haplotypes and high levels of diversity observed in some South-American and most North-American tribes.

Variação nictemeral do microfitoplâncton em um estuário do nordeste paraense, Brasil

Este estudo teve o objetivo de conhecer a diversidade do microfitoplâncton, assim como sua variação nictemeral relacionada aos fatores ambientais do estuário do rio Curuçá (Curuçá - PA). Foram coletadas 12 amostras de fitoplâncton, ao longo de 24 horas, em 3 pontos de amostragem localizados próximo a uma fazenda de cultivo camarão marinho Litopnaeus vannamei em marés de sizígia, nos dias 14 e 15 de agosto/2004 e nos dias 24 e 25 de janeiro/2005. Foram determinadas a composição específica e densidade do microfitoplâncton (org.L-1) e realizadas análises de frequência de ocorrência, diversidade e equitabilidade, agrupamento e componentes principais (ACP). Os parâmetros físico-químicos não apresentaram uma variabilidade significativa entre os meses de coleta, porém observa-se uma importante influência do regime pluviométrico sobre a variação dos valores de salinidade, registrando os menores valores durante o mês de janeiro/05 e os maiores em agosto/04. Foram registrados 170 táxons pertencentes às Divisões Bacillariophyta (149), Dinophyta (16), Chlorophyta (3) e Cyanobacteria (2).O filo Bacillariophyta foi predominante em número de espécies, frequência de ocorrência e densidade (97.59%). Poucas espécies apresentam elevados índices de abundância, sendo que no mês de agosto a comunidade microfitoplanctônica é dominada por Bacteriastrum hyalinum, Bellerochea horologicalis, Chaetoceros curvisetus, Dimerograma dubium, Dytilium brigtwelli, Pseudo-nitzschia seriata e Skeletonema costatum. No mês de janeiro predominam Chaetoceros pseudocrinitus, Chaetoceros curvisetus e Skeletonema costatum. Houve o predomínio de espécies marinhas planctônicas neríticas, marinha planctônica nerito-oceânica, e marinha-planctônica oceânica. A diversidade específica oscilou de 0.7591 bits.org-1 e 1.3314 bits. org-1, caracterizada, de um modo geral, por uma diversidade variando de muito baixa a baixa, apresentando uma estrutura pouco diversificada. A variação dos parâmetros físico-químicos e da densidade das espécies foi o fator determinante no agrupamento das amostras, formando-se dois grandes grupos, o primeiro composto por amostras do mês de agosto e o segundo grupo composto por amostras do mês de janeiro. A análise de componentes principais indicou que, apesar de os parâmetros físico-químicos apresentarem baixa variabilidade espacial e entre os meses de coleta, a variação do índice de pluviosidade e da salinidade foi muito importante na variação da densidade de grande parte das espécies, provocando um aumento da densidade fitoplanctônica no mês de janeiro.

Composição e diversidade de espécies da anurofauna da Estação Científica Ferreira Penna, Floresta Nacional de Caxiuanã, Pará, Brasil

O presente estudo compara a composição da anurofauna dos 4 principais habitats (mata de terra firme, capoeira, igapó e vegetação aquática) existentes nas áreas de dois igarapés de água preta (igarapé Arauá e Laranjal), pertencentes a Estação Científica Ferreira Penna (ECFPn), localizada na Floresta Nacional de Caxiuanã (FLONA de Caxiuanã), Pará, Brasil. As amostragens nas duas áreas foram feitas através de transectos medindo 850 m de comprimento por 10 m de largura. As duas áreas dos igarapés foram amestradas nos quatro períodos do ano relacionados à precipitação (período de transição chuva/seca, seca, transição seca/chuva e chuva). Para a comparação entre as áreas e entre os habitats foram utilizados os índices de diversidade de Shannon-Weiner e índice de similaridade de Jaccard. No total das amostragens foram registrados 924 indivíduos pertencentes a 29 espécies, distribuídas em 15 gêneros e 5 famílias. Quanto aos habitats a mata de terra firme apresentou maior diversidade. O número de espécies registradas foi maior no período de chuvas. Este estudo associado aos estudos de Ávila-Pires e Hoogmoed (1997), contabilizam 41 espécies de anuros para a região, um número muito alto para Amazônia oriental, reforçando a hipótese de que a baixa diversidade de espécies de anuros normalmente associada a esta região possa ser fruto do baixo número de inventários realizados até o presente.

Impacto da dinâmica da demanda dos frutos de açaí nas relações socioeconômicas e composição florística no estuário amazõnico

Nos últimas décadas a demanda pelo açaí no estado do Pará cresceu gradualmente, já que a produção e mercado da fruta de açaí são a base da economia de mais de 20 municípios paraenses. A prática do extrativismo do açaizeiro é praticada pelos homens, mulheres e crianças, voltada para autoconsumo e para a comercialização. Devido a este fato, a dinâmica do extrativismo do açaizeiro começou a mudar pelo aumento da demanda do açaí para o mercado, principalmente pelo valor de importância e interesse econômico. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os impactos das mudanças da demanda dos frutos de açaí na (i) relação econômica da renda do açaí e na (ii) densidade e composição florística das áreas agroflorestais manejadas pelos ribeirinhos. O estudo realizou-se na comunidade São João Batista, município de Abaetetuba, Pará - Brasil. A população tem como principal fonte de trabalho a extração do fruto de açaí. Foram feitas entrevistas semi-estruturadas e abertas às famílias residentes na comunidade considerados pequenos e médios produtores de açaí. As entrevistas abarcaram dois componentes, o aspecto econômico e o aspecto social. Além disso, coletaram-se dados diários sobre a quantidade de rasa de açaí coletada, consumida e vendida, e o preço de cada rasa, com a finalidade de caracterizar a produção e preço nas diferentes temporadas da safra. Também se realizou o levantamento florístico mediante um inventário com a finalidade de caracterizar a vegetação, avaliar a densidade e composição florística dos açaizeiros. Para isso estabeleceu-se um total de 10 parcelas de 20 x 50 m (1000 m² ou 0.1 ha) distribuídas em cinco propriedades selecionadas, medindo o diâmetro de todos os indivíduos adultos > 10 cm de DAP (diâmetro à altura do peito) e para palmeiras com DAP > 2 cm e estimou-se a altura total (H) de cada individuo da base até o ponto mais alto das folhas. A análise da diversidade dos açaizais utilizou-se o índice de Shannon-Wiener e o índice de Simpson através do programa estatístico PAST – PAlaentologicalSTatistics, ver. 1,27. Como principais resultados obtiveram-se que na comunidade de São João Batista, a venda da produção de açaí é realizada para intermediários (marreteiros) (55%), no mercado de Abaetetuba (29%), no mercado de Belém (10%) e para marreteiro e/ou no mercado de Abaetetuba (6%). O município de Abaetetuba desde o ano 2005 teve uma queda na produção extrativa passando de 10.500 t (2004) a 900 t (2005) e progressivamente diminuindo até 770 t (2008). A quantidade da produção de açaí cultivada aumentou de 15.625 t (2003) a 131.250 t (2008) representando 99,4% da produção total. Na comunidade, foi inventariado 1043 indivíduos de árvores com um total de 11 famílias e 28 espécies, ocupando áreas basais maiores as famílias Arecaceae (8.83) e Fabaceae (6.77) e com maiores números de indivíduos (831 e 147 respectivamente). As espécies com maiores índices de valor de importância (IVIs) e de densidade registraram-se a Euterpe oleracea (777 indivíduos), Pterocarpus sp. (126) e Mauritia flexuosa (50). Obtiveram-se valores baixos nos índices de Simpson: 0.4275 e Shannon: 1.071, o que indica que se tem uma baixa diversidade resultante da atividade de manejo e extração de palmito e frutos de açaí levando a uma monocultura para o consumo e venda dos frutos. Concluindo, que o aumento do preço é forçado pelo crescimento da demanda, provocando a ampliação das áreas de cultivo e plantio de açaí para o aumento da produção. O impacto socioeconômico do manejo e cultivo dos açaizais sobre a economia ribeirinha e a economia extrativa do estuário amazônico gera grandes oportunidades de emprego, renda e qualidade de vida para as populações das várzeas e dos centros urbanos, sobretudo favorecendo aos mais pobres.

Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em sedimentos e organismos bentônicos do Terminal de Miramar (Baía do Guajará - Belém - Pará - Amazônia)

ABSTRACT: In Guajará bay, mouth of the Amazon River, is located the capital of Pará state (Belém) and its metropolitan area. Exists in this area an intense boat traffic, as well as transportation and sale of fuels in floating docks and activities related to the storage and transportation of oil in Miramar Petrochemical Terminal (TEMIR). Small spills and discharges of oil in water can serve as sources of pollution by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). PAHs are organic compounds generated by incomplete combustion of organic matter (OM) and are among the contaminants of most interest in environmental studies due to their mutagenic and carcinogenic potential. One way to detect and evaluate the impact of PAHs in an environment is using biomonitors, however the qualitative and quantitative analysis in sediments are most widely used. This study aimed to evaluate, by Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS), the 16 PAHs considered as priority by the Environmental Protection Agency of the United States in sediments and benthic organisms (Namalicastys abiuma) of TEMIR. Field expeditions were carried out in December 2012, March, May and June 2013 representing the dried, wet (two samples) and dried seasons successively. Fine sediments levels dominated in both sampling periods and the %Fines in Guajará bays has a direct relationship to the %OM. In relation to the 16 PAHs studied, 10 of them were detected in the wet season sediments samples and 8 in the dried season. Even with a low diversity of aromatic compounds, sediment samples of the dried season presented greater ΣHPAs (1.351,43 ng g^-1) than the sediments of the wet season (263,99 ng g^-1), which can be related to the increased hydrodynamic in Guajará bay this last period. Correlation analysis indicated that ΣHPAs not seem to be influenced by %Fine and %OM. Benzo(a)pyrene accounted for 87% of ΣHPAs during the wet season, the other PAHs showed percentage ≤ 3%. During the other period stood out: pyrene (18% of ΣHPAs) fluoranthene (16%), the chrysene, benzo(b)fluoranthene (15%) and benzo(a)pyrene (11%). The use of the geochemical reason to interpret likely sources of PAHs indicated that there is a predominance of aromatics from pyrolytic origin in TEMIR. The activities that may be responsible for the PAHs levels observed in sediments and benthic organisms in TEMIR are the discharge of untreated domestic sewage and the emissions of particulates from cars and small/medium boats. The ΣHPAs seems to influence the density of polychaetes because a reduction of about 50% in the number of organisms was observed during the dry season when there was the greater amount of ΣHPAs in their body structure. Among the 16 PAHs studied, 11 were detected in the polychaetes during the dry season (ΣHPAs_MED = 848,71 ng g^-1) and 10 in the wet season (ΣHPAs_MED = 141,85 ng g^-1). Were highlighted during the dried season: indeno(1,2,3-c,d)pyrene (47%) and pyrene (23%). While in the wet season: pyrene (23%), chrysene (17%), fluorene (17%) and fluoranthene (13%). The %Rec obtained was >>100% indicating a matrix effect and reducing the quantitative accuracy of results. The use of the polychaete N. abiuma as biomonitor of pollution by PAHs in estuaries not seem to be effective when the sample period is limited, because collecting it requires a great effort to obtain a small amount of mass and it still results in a matrix effect in the chromatographic analysis (method %Rec >> 100%) that may not be corrected due to the restricted availability of sample mass. Studies with a larger number of samples, enabling depth statistical analysis, and covering other collection points in Guajará bay are required to prove mathematically that has been stated in this dissertation.

Low levels of genetic diversity depicted from mitochondrial DNA sequences in a heavily exploited marine fish (Cynoscion acoupa, Sciaenidae) from the Northern coast of Brazil

The acoupa weakfish (Cynoscion acoupa - Sciaenidae) is a marine species of croaker with estuarine-dependent behavior, found in the western Atlantic from Panama to Argentina. It is one of the most exploited food fish on the northern coast of Brazil. In this study, DNA sequences were determined from the entire control region (D-loop) of the mitochondrial genome of 297 individuals collected during seven different months between December 2003 and August 2005 on the northern coast of Brazil (Amapá and Pará). Genetic variability expressed by haplotype (h = 0,892) and nucleotide (p = 0,003) diversities were low compared to other heavily exploited marine fish species from the western Atlantic and eastern Asia. AMOVA depicted a lack of genetic structuring among the samples from different years, indicating the presence of a single stock of C. acoupa within the sample area. The possible reasons for the low levels of genetic diversity are discussed. These results demonstrate a need for the monitoring of C. acoupa harvesting and the preservation of the estuaries within its geographic range, considering that this large fish depends on estuarine ecosystems during part of its life cycle.

Diversity of Chromobacterium violaceum isolates from aquatic environments of state of Pará, Brazilian Amazon

ABSTRACT: The present study intended to characterize the phenotypic and genetic diversity of Brazilian isolates of Chromobacterium violaceum from aquatic environments within the Amazon region. Nineteen isolates showed morphological properties of C. violaceum and the majority grew at 44°C. Low temperatures, in contrast, showed to be inhibitory to their growth, as eleven isolates did not grow at 10ºC and nine did not produce pigmentation, clearly indicating an inhibition of their metabolism. The largest variation among isolates was observed in the citrate test (Simmons), in which 12 isolates were positive, and in the oxidation/fermentation of sucrose, with six positives isolates. Chloramphenicol, gentamicin and sulfonamides efficiently inhibited bacterial growth. Amplified products of the recA gene were digested with HindII or PstI, which produced three or four restriction fragments patterns, respectively. The combined analysis arranged the isolates into six genospecies. The higher diversity observed in Belém (genotypes C, D, E and F) may be a consequence of intense human occupation, pollution of the aquatic environment or due to the higher diversity of the environments sampled in that region. In conclusion, a high level of genetic and phenotypic diversity was observed, and four new genospecies were described.

Analysis of propagule pressure and genetic diversity in the invasibility of a freshwater apex predator: the peacock bass (genus Cichla)

Uma importante etapa na biologia da invasão é acessar variáveis biológicas que podem predizer o sucesso de invasão. O estudo da genética, evolução e interações entre invasores e espécies nativas no ambiente invadido pode prover uma oportunidade única para o estudo dos processos em genética de populações e a capacidade de uma espécie ampliar seu habitat. Nesse trabalho, nos utilizamos dados de marcadores de DNA microssatélites para testar se a variação genética é relacionada a pressão de propágulo na invasão bem sucedida do predador de topo (o ciclídeo Amazônico Cichla) nos rios do Sudeste Brasileiro. Populações invasoras de Cichla vem impactando negativamente diversas comunidades de água doce no Sudeste brasileiro deste 1960. A redução da variação genética foi observada em todas populações invasoras, tanto para Cichla kelberi (CK) como Cichla piquiti (CP). Por exemplo, a heterozigose foi menor no ambiente invadido quando comparada com as populações nativas da bacia Amazônica (CP HE = 0.179/0.44; CK HE = 0.258/0.536 respectivamente). Assim, apesar do sucesso da invasão de Cichla no sudoeste do Brasil, baixa diversidade genética foi observada nas populações introduzidas. Nós sugerimos que uma combinação de fatores, como as estratégias reprodutivas de Cichla, o efeito de "armadilha evolutiva" e a hipótese de resistências biótica superam o efeito que a diversidade genética depauperada exerce, sendo aspectos-chave na invasão desse predador de topo de cadeia.