Nitrification in marine ecosystems [Translation from: Rapp.Naturvardsverket SNVPM No.1213, 157-166, 1980]

The nitrification in the ocean is influenced by several environmental factors and the importance of these is more or less known. There are very likely many more to be discovered in the study of the interaction of nitrification bacteria and other micro-organisms in the ocean. Some of the factors to be considered will briefly be dealt with in this paper. Then the authors give the results of an incubation experiment in the Baltic Sea and from a detailed study in Gullmarn.

Actinomycetes and actinophage in fresh water

Actinomycetes are a group of micro-organisms which lie, in classification, half-way between the fungi and the bacteria. They may be isolated from the plating of leaf washings, water samples and mud dilutions on to nutrient agar (with incorporated actidione to eliminate fungi). The predominant genus varied with the source of the sample. An attempt was also made to isolate the phages of some Actinomycetes. A search was made in the typical environments of the host, for the virus. In this way actinophage were also isolated; and shown to be capable of being transmitted from one host strain to another host strain within 1 sp or from one host to another within 1 genus; i.e. polyvalent.

Avaliação da eficácia da desinfecção de instrumentos usados durante o período transoperatório do tratamento endodôntico

Esta investigação objetivou a eficácia antimicrobiana de agentes desinfetantes utilizados na desinfecção dos instrumentos endodônticos, durante o período transoperatório do tratamento endodôntico. A atividade antimicrobiana dos desinfetantes álcool isopropílico, acetona e ácido peracético (PAA) foi avaliada sobre microrganismos planctônicos através de teste de contato (time kill assay), utilizando inóculo de 9,9 X 109 a 1,2 X 1012 unidades formadoras de colônia (UFC) e por determinação da concentração bactericida mínima (CBM), usando inóculo de aproximadamente 106 UFC. Os agentes químicos também foram avaliados sobre Enterococcus faecalis (E. faecalis) ATCC 29212 cultivada em matriz de dentina (ex vivo) visando a formação de biofilme. O biofilme (organismos sésseis) microbiano foi removido com limas tipo Kerr (LK), até as lâminas estarem visualmente preenchidas. As LK contaminadas foram usadas como carreadores (logo após a contaminação ou secas dentro de uma câmara de fluxo laminar por 10 minutos). As LK carreadoras foram imersas em álcool isopropílico ou acetona ambos a 80%, ou em Ácido peracético 2%, por 30 ou 60 segundos. As limas foram posteriormente colocadas em tubos de ensaio contendo caldo Enterococcosel para observar o crescimento dos enterococos viáveis. Depois, os experimentos in vivo foram realizados com LK contaminadas por material necrótico pulpar da região cervical de dentes indicados para tratamento endodôntico. As LK contaminadas foram imersas, por 30 ou 60 segundos, em 80% de acetona ou 80% de álcool isopropílico ou 2% de PAA. As limas foram então inoculadas em tubos de ensaio contendo meio tioglicolato. Os organismos que cresceram, foram identificados após o tratamento com PAA. A corrosão mediada pelos agentes químicos também foi testada, após a incubação de LK de aço inoxidável e de NiTi por 60 minutos, medindo o peso das LK antes e depois da imersão e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Todos os agentes químicos foram capazes de eliminar ou reduzir a viabilidade das bactérias de espécies planctônicas Gram-negativas e Gram-positivas, embora a atividade dos produtos químicos sobre E. faecalis sésseis em testes de carreadores de LK demonstrou que o álcool isopropílico ou acetona foram incapazes de eliminar a contaminação bacteriana, especialmente, quando as limas foram secas previamente à exposição aos produtos químicos, por 15 ou 30 segundos. O PAA demonstrou a melhor atividade antimicrobiana e eliminou a viabilidade das células sésseis E. faecalis de ambas as limas endodônticas tipo K úmidas ou secas, após exposição por 15 segundos (100% de eliminação). Os experimentos desenvolvidos in vivo demonstraram que o PAA foi o agente mais eficaz (p<0,05), capaz de eliminar a viabilidade dos organismos em 92% das LK imersas depois de 60 segundos, quando comparado com acetona (64%) ou com álcool isopropílico (50%). O crescimento microbiano após o contato com o PAA demonstrou que somente o grupo dos Lactobacillus sp foi resistente a essa substância química. Os agentes químicos não demonstraram ser corrosivos, após a imersão por 1 hora, tanto por pesagem quanto por MEV. Foi observado que o PAA foi o agente mais eficaz para ser utilizado como desinfetante de instrumentos, durante o período transoperatório do tratamento endodôntico.

Emissões atmosféricas oriundas da biorremediação de solo do Complexo Petroquímico do Estado do Rio de Janeiro (COMPERJ) experimentalmente contaminado por diesel Defesa

As pesquisas relacionadas às questões ambientais têm aumentado nos últimos anos à medida que os fenômenos climáticos têm mostrado alterações cada vez mais intensas, assim como eventos de contaminação têm ocorrido. Para reduzir a concentração de contaminantes em solos, podem ser empregados processos de biorremediação, que têm por objetivo reduzir a carga poluente através do uso de micro-organismos em condições específicas. Notadamente, a possibilidade, durante o tratamento, da emissão de gases de efeito estufa (GEE) ou compostos orgânicos voláteis (COV) possui poucos dados na literatura. Este trabalho avaliou o uso da biorremediação sob condições anaeróbicas e aeróbicas, para solo contaminado com diesel, em condições do solo de atenuação natural, processos abióticos e bioestímulo. Os estudos anaeróbios mostraram que as emissões de GEE (CH4, CO2 e N2O) alcançaram valores de 2,0 μg kg-1; 4,0x102 μg kg-1 e 0,3 μg kg-1, respectivamente e as emissões de COV foram observadas em toda a série (de hexano a decano). O estudo estatístico descritivo mostrou mudança na hierarquização dos produtos remanescentes no solo evidenciando atividade microbiana neste estudo. Para a eliminação da possibilidade de processos metanogênicos serem responsabilizados pelas emissões de CH4 observados no estudo anaeróbio, foi realizado o mesmo experimento, porém em condições de aeração forçada. Foi observado aumento das emissões de GEE e COV em 2,0 μg kg-1 h-1 para CH4, 5,0x102 μg kg-1 h-1 para CO2 e 0,4 μg kg-1 h-1 para N2O. O estudo estatístico descritivo também mostrou mudança na hierarquização dos produtos. As propriedades metanogênicas foram excluídas pelo estudo aeróbio, corroborando o fato de que ocorre emissão de GEE durante as etapas de biorremediação

Estudo do crescimento bacteriano e da aplicação de procedimentos de limpeza e desinfecção no aço inoxidável 304L

Técnicas de limpeza química ou mecânica são comumente empregadas para evitar a formação de biofilmes e problemas associados com a colonização de superfícies por micro-organismos. Neste trabalho, amostras de aço inox 304L foram submetidas a ensaios acelerados de crescimento de biofilme, o qual foi posteriormente removido por tratamentos de limpeza e desinfecção (choque térmico com água a 70C por 1h, limpeza com ácido fosfórico 20 % v/v por 30min e desinfecção com peróxido de hidrogênio 0,17 % v/v por 1h). Com o objetivo de verificar a influência destes tratamentos na remoção do biofilme, este foi caracterizado (por quantificação microbiana e análises de espectroscopia de impedância eletroquímica - EIE), antes e após a aplicação dos tratamentos. Dois casos foram estudados. No primeiro caso, simularam-se condições presentes em tubulações de ambientes hospitalares e sistemas de distribuição de água quente. O micro-organismo utilizado foi a bactéria Serratia marcences. O processo de formação de biofilme e posterior limpeza e desinfecção foi realizado de modo contínuo durante 15 semanas. Os resultados de quantificação microbiana e de EIE mostraram que desde a primeira semana de exposição e ao longo dos ensaios, formou-se um biofilme aderente à superfície do aço e que o emprego dos tratamentos de limpeza e desinfecção não foi eficaz na remoção do biofilme. Em um segundo caso, simularam-se condições presentes em tubulações da indústria de água mineral, empregando-se a bactéria Pseudomonas aeruginosa. Neste caso, as técnicas de limpeza e desinfecção foram aplicadas individualmente e em conjunto. A aplicação de choque térmico, assim como da limpeza ácida, sobre um biofilme com 72 h de formação foi capaz de eliminar as bactérias viáveis, presentes na superfície do aço. Entretanto, a desinfecção com peróxido de hidrogênio não foi capaz de eliminá-las. Nas duas condições, porém, as análises de EIE do sistema aço/biofilme mostraram que o mesmo não foi completamente removido da superfície do metal. Correlacionando os dois casos, pode-se inferir que a superfície do aço inox 304L é rapidamente colonizada pelas duas espécies microbianas e que as técnicas de limpeza e desinfecção são capazes de reduzir e até eliminar as células viáveis, embora não removam completamente o biofilme da superfície. Por outro lado, é importante ressaltar que fatores como a arquitetura, espessura e porosidade do biofilme, e propriedades intrínsecas da superfície, são fatores que afetam os valores de impedância medidos, sendo necessário considerá-los na análise, tanto da formação do biofilme, quanto dos efeitos dos procedimentos de limpeza e desinfecção

Propriedades adesivas a substratos abióticos e bióticos, invasão e indução de apoptose celular de Corynebacterium pseudodiphtheriticum

A ocorrência de fenótipos multirresistentes de Corynebacterium pseudodiphtheriticum e sua associação a infecções graves, com elevada mortalidade em pacientes imunocomprometidos, aliados ao escasso conhecimento da virulência e patogenia destas infecções, motivou esta pesquisa, que teve como objetivo investigar mecanismos de virulência e resistência microbiana deste agente entre pacientes de um hospital universitário brasileiro. Um total de 113 amostras de C. pseudodiphtheriticum identificadas por métodos bioquímicos convencionais e sistema API-Coryne isoladas de pacientes de diferentes grupos etários. Os micro-organismos eram, em sua maioria, relacionados a infecções no trato respiratório (27,45%), urinário (29,20%) e sitios intravenosos (18,60%) e cerca de 32,70% das amostras foram provenientes de pacientes com pelo menos uma das condições predisponentes: insuficiência renal; transplante renal, tuberculose em paciente HIV+, câncer, cirrose hepática, hemodiálise e uso de cateter. As amostras testadas revelaram-se multirresistentes sendo a maioria resistente à oxacilina, eritromicina e clindamicina. A adesão das cepas ao poliestireno e ao poliuretano indicou o envolvimento de hidrofobicidade da superfície celular na fase inicial da formação de biofilmes. O crescimento subsequente conduziu à formação de microcolônias, agregados bacterianos densos incorporados na matriz exopolimérica rodeada por espaços vazios, típica de biofilmes maduros. Adicionalmente, a interação do micro-organismo com fibrinogênio e fibronectina humana indica o envolvimento destes componentes séricos na formação de biofilme, sugerindo a participação de diferentes adesinas neste processo e a capacidade deste agente formar biofilme in vivo. A afinidade por esses componentes e a formação de biofilme podem contribuir para o estabelecimento e disseminação da infecção no hospedeiro. Adicionalmente, as cepas de C. pseudodiphtheriticum isoladas de pacientes com infecções localizadas (ATCC10700/Pharyngitis) e sistêmicas (HHC1507/Bacteremia) exibiram um padrão de aderência agregativa-like a células HEp-2, caracterizado por aglomerados de bactérias com aparência de um "empilhado de tijolos". Através do teste FAS e ensaios de interação na presença de inibidores de citoesqueleto, demonstramos o envolvimento da polimerização de actina na internalização das cepas testadas. A internalização bacteriana e rearranjo do citoesqueleto pareceu ser parcialmente desencadeado pela ativação da tirosina-quinase. Finalmente, C. pseudodiphtheriticum foi capaz de sobreviver no ambiente intracelular e embora não tenha demonstrado capacidade de replicar intracelularmente, células HEp-2 foram incapazes de eliminar o patógeno completamente no ambiente extracelular no período de 24 horas. Todas as cepas estudadas foram capazes de induzir apoptose em células epiteliais 24 horas pós-infecção evidenciada pelo aumento significativo no número de células mortas e pela ocorrência de alterações nucleares reveladas através dos métodos de coloração pelo azul Trypan, pelo DAPI e microscopia electrônica de transmissão. Alterações morfológicas incluindo a vacuolização, a fragmentação nuclear e a formação de corpos apoptóticos foram observadas neste período. A citometria de fluxo demonstrou ainda uma diminuição significativa no tamanho das células infectadas e a utilização de dupla marcação (iodeto de propídio / anexina V) permitiu a detecção da ocorrência de necrose e apoptose tardia. Em conclusão, o conhecimento de tais características contribuiu para a compreensão de mecanismos envolvidos no aumento da frequência de infecções graves com elevada mortalidade em pacientes no ambiente hospitalar, por C. pseudodiphtheriticum, um patógeno rotineiramente subestimado em países em desenvolvimento.

Foraminíferos como indicadores paleoecológicos do Holoceno no Manguezal de Guaratiba, Baía de Sepetiba, Rio de Janeiro

Os manguezais são ecossistemas estuarinos, representando a transição entre os ambientes continentais e marinhos, e tendo sua formação relacionada com as flutuações do nível do mar no Quaternário. No Manguezal de Guaratiba, diversos estudos sobre as variações do nível do mar, mais precisamente no Holoceno, têm sido realizados, sob os enfoques sedimentológicos, geoquímicos, palinológicos e micropaleontológicos. Entre os estudos micropaleontológicos, destacam-se os que utilizam os foraminíferos bentônicos, micro-organismos amplamente utilizados como indicadores paleoecológicos e paleoambientais do Holoceno. No presente trabalho, foi coletado, através de um amostrador do tipo trado russo, um testemunho (T1) no Manguezal de Guaratiba, no qual foram realizadas análises de parâmetros como granulometria, teores de matéria orgânica (MO), carbonato, carbono orgânico total (COT) e enxofre (S) (abióticos) e da fauna de foraminíferos bentônicos (bióticos). Foram utilizadas também índices ecológicos e análises de agrupamento, através das quais foi possível estabelecer quatro associações faunísticas (I,II,III e IV), assim como os fatores ambientais que mais influenciaram a distribuição da fauna. A correlação com assembleias de foraminíferos de outros testemunhos que possuem datação por Carbono 14 (C14), assim como outros trabalhos que versam sobre a evolução da Baía de Sepetiba, permitiu o estabelecimento de três ciclos de emersão-submersão para a área da planície de maré estudada: 1)Fase transgressiva: nível de concentração de conchas em depósitos lagunares formados por sedimentos finos, sem foraminíferos; provavelmente posterior a uma regressão; 2) Fase transgressiva: formação de uma baía, com presença exclusiva de espécies de foraminíferos calcários (Associação III) com maiores valores de riqueza e queda nos valores de COT; ocorrida há cerca de 3.800 anos A.P 3) Fase transgressiva: período de submersão, presença de espécies de foraminíferos tipicamente estuarinos (Associação IV), com duração entre 3.500 anos A.P. e 2.700 anos A.P.; 4)Fase transgressiva: caracterizada pela alternância entre a formação de baías rasas e lagunas marinhas (maiores índices de riqueza nas associações faunísticas), menores valores de MO e COT e aumento na proporção de sedimentos finos; evento iniciado há cerca de 2.700 anos A.P.; e 5)Fase regressiva: fauna de foraminíferos aglutinantes, resistente às condições de salinidade e acidez características de ambientes confinados como os manguezais, além do incremento nos teores de areia, evidenciando a fase final de confinamento da Baía de Sepetiba pela Restinga da Marambaia; evento iniciado por volta de 2.400 anos A.P., estendendo-se até o presente. Os resultados obtidos mostram a importância da correlação lateral entre testemunhos na interpretação paleoambiental da Baía de Sepetiba, além da identificação de estágios de transgressão e regressão que se aproximam da curva de variação do nível do mar proposta por SUGUIO et al.(1985) para o litoral do Estado do Rio de Janeiro

Environmental parameters and incidence of white spot disease in Penaeus monodon (Fab.) farming

An investigation was carried out to monitor management practices and to find out whether there is any relationship with occurrence of deadly white spot disease and environmental parameters. Three semi-intensive and a improved traditional shrimp farms were selected in which mass mortality of shrimp (Penaeus monodon) by white spot disease occurred previously. The farms were situated at two different geographical locations. Two ponds from each farm at random were selected for the study. Out of eight investigated ponds, 6 ponds in three farms were affected by the disease during investigation period. The non-affected ponds had relatively lower stocking density, lightly different management practice and were located at different geographical area. There was no significant variation in water quality parameters among the affected and non-affected ponds. No significant variations were recorded in pond preparation, source of Post Larvae (PL), water and feed management among the affected and non-affected ponds. The observation indicated that pond micro-organisms in a farm may not the only cause of the disease but some external factors also might be responsible for the outbreak of this disease.

Common microflora involved in spoilage of canned prawns

An elaborate survey was carried out to ascertain the common types of micro-organisms responsible for spoilage in canned prawns. Among nearly 1.500 strains isolated from bacteriologically defective cans, 60% were Gram positive spore formers of the Bacillus type. Other types isolated belonged to Gram positive cocci, Gram negative rods, Gram positive non-spore forming rods, Gram negative cocci and coccoids. No anaerobe could be isolated. The predominant Gram positive spore formers were identified as Bacillus pantothenticus, B. firmus, B. brevis and B. Pumilus species.

Bacteriological investigations of prawn canneries 1. Incidence of aerobic sporeformers

A detailed bacteriological survey of the prawn canneries of Cochin area was carried out to study the nature and type of micro-organisms present in the factory environs and their role in causing contamination of the canned products. About 26% of the total of 1030 strains isolated was found to be gram positive spore-formers of the Bacillus type, the cooling water being their major source. Similar types of organisms formed the major group often met with in defective canned prawn samples picked up from the factories for examination, thus establishing a correlation between bacterial characteristics and load of cooling water and can contamination.

Microbiological evaluation and keeping quality of fishes reared in livestock sewage fed ponds without artificial feed

Livestock sewage has been utilized for fish culture. There is lack of information on microbiological evaluation and keeping quality of these fishes. This paper reveals the incidence, types of micro-organisms and keeping quality of fishes reared in livestock sewage fed ponds without artificial feed. These fishes revealed microbial incidence and keeping quality comparable to other fishes. Initial mesophilic and psychrophilic counts varied from 3.38 to 5.56 and 2.47 to 4.74. On an average, the counts reduced by about 40% after evisceration and washing. Whole as well as washed fishes had refrigerated (8 ± 1°C) life of not more than 4 days. The average psychrophilic and mesophilic counts of ice (0 to 1°C) stored whole fishes up to 10th day varied from 3.66 to 4.81, 4.61 to 5.24 and in eviscerated and washed fishes 2.17 to 3.69 and 2.78 to 4.41. Both remained acceptable till the 10th day. Qualitative study of surface slime and gills revealed presence of Aerobacter (Enterobacter), Aeromonas, Alcaligenes, Bacillus, Clostridia, E. coli, Klebsiella, Micrococci, Proteus and Pseudomonas.

Swimming direction reversal of flagella through ciliary motion of mastigonemes.

Bio-inspired designs can provide an answer to engineering problems such as swimming strategies at the micron or nano-scale. Scientists are now designing artificial micro-swimmers that can mimic flagella-powered swimming of micro-organisms. In an application such as lab-on-a-chip in which micro-object manipulation in small flow geometries could be achieved by micro-swimmers, control of the swimming direction becomes an important aspect for retrieval and control of the micro-swimmer. A bio-inspired approach for swimming direction reversal (a flagellum bearing mastigonemes) can be used to design such a system and is being explored in the present work. We analyze the system using a computational framework in which the equations of solid mechanics and fluid dynamics are solved simultaneously. The fluid dynamics of Stokes flow is represented by a 2D Stokeslets approach while the solid mechanics behavior is realized using Euler-Bernoulli beam elements. The working principle of a flagellum bearing mastigonemes can be broken up into two parts: (1) the contribution of the base flagellum and (2) the contribution of mastigonemes, which act like cilia. These contributions are counteractive, and the net motion (velocity and direction) is a superposition of the two. In the present work, we also perform a dimensional analysis to understand the underlying physics associated with the system parameters such as the height of the mastigonemes, the number of mastigonemes, the flagellar wave length and amplitude, the flagellum length, and mastigonemes rigidity. Our results provide fundamental physical insight on the swimming of a flagellum with mastigonemes, and it provides guidelines for the design of artificial flagellar systems.

The status and causes of alien species invasion in China

Data of classification, origin, pathway and environmental impacts of invasive alien micro-organisms, invertebrates, amphibians and reptiles, fish, birds, mammals, weeds, trees, and marine organisms in terrestrial, aquatic and marine ecosystems of China, were analyzed, based on literature retrieval, field survey and consultation. Some 283 invasive alien species were recorded in China, including 19 invasive alien micro-organisms, 18 aquatic plants, 170 terrestrial plants, 25 aquatic invertebrates, 33 terrestrial invertebrates, 3 amphibians and reptiles, 10 fish, and 5 mammals. Of the invasive alien species, 55.1% originated from North and South America, 21.7% from Europe, 9.9% from Asia, 8.1% from Africa and 0.6% from Oceania. Many institutions and individuals in China lack adequate knowledge of ecological and environmental consequences caused by invasive alien species, with some ignorance of the dangerous invasion in the introduction of alien species. For instance, 50.0% of invasive alien plants were intentionally introduced as pasture, feedingstuff, ornamental plants, textile plants, medicinal plants, vegetables, or lawn plants, 25% of alien invasive animals were intentionally introduced for cultivation, ornament, or biological control, In addition, more efforts are being made in the introduction of alien species, and little attention is paid on the management of introduced alien species, which may cause their escape into natural environment and potential threats to the environment. There were also gaps in quarantine system in China. All microorganisms were unintentionally introduced, through timber, seedling, flowerpot, or soil; 76.3% of alien invasive animals invaded through commodity or transportation facility because of the failure of quarantine. Therefore, quarantine measures should be strictly implemented; and meanwhile the intentional introduction of alien species should be strictly managed and a system of risk assessment should be implemented.

A transglutaminase from Chinese shrimp (Fenneropenaeus chinensis), full-length cDNA cloning, tissue localization and expression profile after challenge

Transglutaminase can catalyze the cross-linking reaction between soluble clotting protein molecules from the plasma for prevention of excess blood loss from a wound and obstructing micro-organisms from invading the wound in crustaceans. A novel transglutaminase (FcTG) gene was cloned from hemocytes of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis by 3' and 5' rapid amplification of cDNA ends (RACE) PCR. The full-length cDNA consists of 2972 bp, encoding 757 amino acids with a calculated molecular mass of 84.96 kDa and a theoretical isoelectric point of 5.61. FcTG contains a typical transglutaminase-like homologue (TGc domain: E-value = 1.94e-38). Three catalytic sites (Cys-324, His-391 and Asp-414) are present in this domain. The deduced amino acid sequence of FcTG showed high identity with black tiger shrimp TG, kuruma shrimp TG and crayfish TG. Transcripts of FcTG mRNA were mainly detected in gill, lymphoid organ and hemocytes by RT-PCR. RNA in situ hybridization further confirmed that FcTG was constitutively expressed in hemocytes both in the circulatory system and lymphoid organ. The variation of mRNA transcription level in hemocytes and lymphoid organ following injection of killed bacteria or infection with white spot syndrome virus (WSSV) was quantified by RT-PCR. The up-regulated expression of FcTG in shrimp lymphoid organ following injection of bacteria indicates that it is inducible and might be associated with bacterial challenge. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Diversity and spatial distribution of amoA-encoding archaea in the deep-sea sediments of the tropical West Pacific Continental Margin

The ecological characteristics of the deep-sea amoA-encoding archaea (AEA) are largely unsolved. Our aim was to study the diversity, structure and distribution of the AEA community in the sediments of the tropical West Pacific Continental Margin, to develop a general view of the AEA biogeography in the deep-sea extreme environment. Archaeal amoA clone libraries were constructed. Diverse and novel amoA sequences were identified, with the Bohol Sea, Bashi Strait and Sibuyan Sea harbouring the highest and the Bicol Shelf the lowest AEA diversity. Phylogenetic and statistical analyses illustrate a heterogeneous distribution of the AEA community, probably caused by the differential distribution of the terrestrial or estuarine AEA in the various sampling sites. The deep-sea sedimentary environments potentially harbour diverse and novel AEA in the tropical West Pacific Continental Margin. The stations in the Philippine inland seas (including station 3043) may represent AEA assemblages with various terrestrial influences and the stations connected directly to the open Philippine Sea may represent marine environment-dominant AEA assemblages. Our study indicates the potential importance of geological and climatic events in the transport of terrestrial micro-organisms to the deep-sea sedimentary environments, almost totally neglected previously.