Cellular origin of chlorinated diketopiperazines in the dictyoceratid sponge Dysidea herbacea (Keller)

The tropical marine sponge Dysidea herbacea (Keller) contains the filamentous unicellular cyanobacterium Oscillatoria spongeliae (Schulze) Hauck as an endosymbiont, plus numerous bacteria, both intracellular and extracellular. Archaeocytes and choanocytes are the major sponge cell types present. Density gradient centrifugation of glutaraldehyde-fixed cells with Percoll as the support medium has been used to separate the cyanobacterial symbiont from the sponge cells on the basis of their differing densities. The protocol also has the advantage of separating broken from intact cells of O. spongeliae. The lighter cell preparations contain archaeocytes and choanocytes together with damaged cyanobacterial cells, whereas heavier cell preparations contain intact cyanobacterial cells, with less than 1% contamination by sponge cells. Gas chromatography/mass spectrometry analysis has revealed that the terpene spirodysin is concentrated in preparations containing archaeocytes and choanocytes, whereas nuclear magnetic resonance analysis of the symbiont cell preparations has shown that they usually contain the chlorinated diketopiperazines, dihydrodysamide C and didechlorodihydrodysamide C, which are the characteristic metabolites of the sponge/symbiont association. However, one symbiont preparation, partitioned by a second Percoll gradient, has been found to be devoid of chlorinated diketopiperazines. The capability to synthesize secondary metabolites may depend on the physiological state of the symbiont; alternatively, there may be two closely related cyanobacterial strains within the sponge tissue.

Abundancia y distribución de cianobacterias (Microcystis sp, Anabaena sp, Oscillatoria sp) en el Lago de Ilopango, El Salvador

Las cianobacterias, organismos procariotas fotosintéticos, pueden formar parte del fitoplancton de lagos y embalses y que en algunas ocasiones, si las condiciones de temperatura, pH y disponibilidad de luz son favorables y abundan los nutrientes, principalmente el fósforo y el nitrógeno, pueden dar lugar a proliferaciones (“blooms”). Los efectos negativos que se producen como consecuencia del crecimiento masivo de estas poblaciones, entre estas la producción de potentes toxinas por parte de algunas especies y teniendo en cuenta la extraordinaria importancia ecológica del lago de Ilopango, la realización de estudios que permitan conocer la abundancia, distribución y variación de cianobacterias potencialmente tóxicas (Anabaena sp, Oscillatoria sp y Microcystis sp), así como su relación con diversos parámetros físico-químicos como temperatura, pH, disponibilidad de luz, fósforo y nitrógeno, no sólo estaría plenamente justificada, sino que se revela como un instrumento totalmente imprescindible, debido a las diversas actividades que se desarrollan o están próximas a desarrollarse en el lago, entre estas la potabilización del agua. Con este fin se realizaron muestreos mensuales de cianobacterias (Anabaena sp, Microcystis sp y Oscillatoria sp), nitrógeno, fósforo, pH superficial, temperatura superficial del agua y penetración de la luz en los meses de noviembre de 2012 a febrero de 2013 a diferentes profundidades de la columna de agua en 7 puntos de muestreo previamente establecidos. Para determinar las diferencias significativas entre los puntos de muestreo y los meses muestreados se utilizó una Anova, asimismo se utilizó una correlación de Pearson para determinar la relación existente entre la abundancia de las cianobacterias y los parámetros muestreados. Los datos encontrados sugieren que la proliferación de cianobacterias en el lago de Ilopango es un fenómeno que no se presenta en época seca, probablemente por las bajas concentraciones de nitrógeno durante los meses muestreados, claramente relacionado con, la escasa precipitación que evita la llegada de nutrientes al lago por escorrentía; mientras que la influencia de los demás parámetros físico-químicos por sí solos, no constituyen un factor determinante en la proliferación de estos microorganismos.

Cianobactérias e toxicidade: impacte na saúde pública em Portugal e no Brasil

Um aumento da concentração de nutrientes na água poderá desencadear fluorescências de cianobactérias (densidades >200 cel/mL). Sob determinadas condições as cianobactérias produzem toxinas responsáveis pelo envenenamento de animais e humanos. O objetivo deste estudo é relacionar a ocorrência de fluorescências toxicas em Portugal e no Brasil. Para tal, em 2005 e 2006 foi estudado o fitoplâncton em três reservatórios em Portugal (região sul) e dois no Brasil (Minas Gerais e Pará). Comparativamente foi verificado maior diversidade nos reservatórios portugueses, com dominância de cianobactérias em período de primavera/verão/outono, pertencentes a géneros produtores de hépato e neurotoxinas (Microcystis sp, Aphanizomenon sp, Oscillatoria sp e Planktothrix sp.). No Brasil observou-se dominância de cianobactérias ao longo de todo o ano, com presença de Microcystis aeruginosa, produtora de hepatotoxina. Conclui-se que os reservatórios estudados apresentam géneros produtores de toxinas, com risco para a saúde pública, sendo fundamental implementar medidas que contribuam para mitigar esta situação. - ABSTRACT - An increasing of nutrients in water can conduct to the development of cyanobacteria blooms (density>2000 cels/mL). Under specific conditions cyanobacteria produce toxins responsible for acute poisoning of animals and humans. The aim of this study is to describe toxic blooms in Portugal and Brazil. Therefore, phytoplankton from three Portuguese reservoirs (South region) and two from Brazil (Minas Gerais and Pará) were studied in 2005 and 2006. Portuguese reservoirs showed more diversity with dominance of hepatic and neurotoxin genera producers (Microcystis sp, Aphanizomenon sp, Oscillatoria sp e Planktothrix sp.) along spring/summer/autumn seasons. In Brazil dominance of cyanobacteria was observed all along the year with the presence of Microcystis aeruginosa hepatotoxic producer. The studied reservoirs present toxins producers’ genera, with risk for public health, being fundamental the implementation of mitigation measures to reverse this situation.

Toxicidade a cianobactérias: impacte potencial na saúde pública em populações de Portugal e Brasil

Como recurso natural fundamental à vida, a água e os ecossistemas aquáticos devem ser alvo de avaliação contínua, no que se reporta à sua qualidade física, química e biológica. Segundo a Organização Mundial de Saúde cerca de 1,1 biliões de pessoas estão impossibilitadas em aceder a qualquer tipo de água potável e, as populações residentes nas proximidades de rios, lagoas, e reservatórios utilizam estas águas para as suas necessidades de consumo, aumentando o risco de transmissão de doenças. Enquanto constituintes da comunidade fitoplanctónica, as cianobactérias são microrganismos procariotas, fotossintéticos, que obtêm os nutrientes diretamente da coluna de água e, um aumento da concentração de nutrientes (principalmente azoto e fósforo), associado a condições ambientais favoráveis, pode desencadear um crescimento rápido originando fluorescências. Sob determinadas condições as cianobactérias podem produzir toxinas existindo registos que evidenciam que fluorescências toxicas são responsáveis pelo envenenamento agudo e morte de animais e humanos pelo que, a água utilizada para consumo humano deverá ser regularmente monitorizada para este elemento biológico. O objetivo deste estudo é relacionar a ocorrência de fluorescências de cianobactérias (> 2000 cel/ml) e toxicidade associada, com o impacte potencial na Saúde Pública avaliado através do consumo direto ou indireto da água. Em Portugal foram selecionados oito reservatórios situados na região Sul, pertencentes às bacias hidrográficas do Sado e Guadiana e estudados entre 2000 e 2008. No Brasil foram selecionados os reservatórios de Três Marias (Estado de Minas Gerais) e de Tucuruí (Estado do Pará) e estudados em 2005 e 2006 respetivamente. Os reservatórios foram caracterizados em termos físicos e químicos, tendo-se igualmente procedido à caracterização da comunidade fitoplanctónica através da identificação e quantificação dos principais grupos presentes em diferentes épocas do ano. Em termos fitoplanctónicos os reservatórios portugueses apresentaram maior diversidade,verificando-se contudo dominância das cianobactérias na comunidade. Associados a fluorescências, foram registados nestes reservatórios géneros produtores de hepato e neurotoxinas como Aphanizomenon sp, Microcystis aeruginosa e Oscillatoria sp. No Brasil, em situação de fluorescências, os géneros produtores de neuro e hepatotoxinas foram Microcystis (> 350.000 cels/ml) e Cylindrospermopsis. A presença destes géneros, poderá constituir um risco potencial para a saúde pública, pelo que é importante a implementação de medidas de mitigação em todos os reservatórios objeto de estudo, devendo essa atuação passar pelo controle do estado trófico no sentido de evitar o desenvolvimento de fluorescências. Assim sugere-se a implementação de um tratamento adequado para a produção de água de consumo e a organização de ações de sensibilização e aviso e informação às populações que utilizam os reservatórios em Portugal e no Brasil para diversos usos. - ABSTRACT - As a life fundamental natural resource, water and aquatic ecosystems must be continuously evaluated in their physical, chemical and biological quality. According World Health Organization, 1.1 billion people has no chance to access any kind of potable water. Populations living near rivers, lagoons or reservoirs use those waters to content their needs, increasing risks disease transmission. As members of phytoplankton community, cyanobacteria are prokaryotic, photosynthetic microorganisms and get its nutrients directly from water column. The increase of this nutrients (especially nitrogen and phosphorus) associated with favorable environment conditions, can support a sudden grow and instigate blooms. Under specific conditions cyanobacteria can produce toxins and several records have shown that toxic blooms are responsible by acute poisoning and death in animals and humans so, water for human consumption must be regularly surveyed for this biologic element. The aim of this study is to correlate Cyanobacteria blooms (>2.000cels/ml) and connected toxicity with public health impact, evaluated through water consumption. In Portugal, eight reservoirs located in the South region were selected and study between 2000 and 2008. In Brazil, Três Marias reservoir (Minas Gerais Provence) and Tucuruí (Pará Provence) were selected and study in 2005 and 2006. Reservoirs were characterized in physical and chemical aspects, as well as phytoplankton community, through identification and counting of main present groups along study period. In bloom circumstances, liver toxins and neurotoxins producers like Aphanizomenon sp, Microcystis aeruginosa and Oscillatoria sp. were founded in Portuguese reservoirs. In Brazil, cyanobacteria genera involved in toxic bloom were Microcystis (> 350.000 cels/ml) and Cylindrospermopsis. This genera presence represents a potential risk for public health, and show the requirement to implement mitigation measures in all study reservoirs. These measures can be represented by water eutrophication control to avoid blooms, by appropriate treatments of water to human consumption, and public warnings or information to dose people in Portugal and Brazil that use these reservoirs to several activities.

Cyanobacteria toxicity: potential public health impact in South Portugal populations

Cyanobacteria are prokaryotic, plantlike organisms present in lakes, recreational waters, and reservoirs, and often dominate phytoplankton communities in warm, nutrient-enriched hard waters. A stable water column rich in certain nutrients, especially nitrogen and phosphorus, is associated with favorable environmental conditions that support development of cyanobacterial population maxima or "blooms." Under specific conditions, cyanobacteria produce toxins that are responsible for acute poisoning and death of animals and humans. The main aim of this study was to correlate the presence of cyanobacteria blooms with potential toxicity to humans as a public health issue. In Portugal, seven reservoirs located in the southern region were selected and studied between 2000 and 2008. Reservoirs were characterized by physical and chemical aspects, and identification of phytoplankton communities. In the case of cyanobacterial blooms, toxins that affected the liver, nervous system, and skin were detected, namely, Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon spp., and Oscillatoria. These findings suggest the presence of a potential risk for public health, and indicate the need to implement mitigation measures in all studied reservoirs. These measures may involve (1) water eutrophication control to avoid blooms, (2) appropriate treatment of water for human consumption, and (3) public warnings or information to those individuals that use these reservoirs for several recreational activities.

Are known cyanotoxins involved in the toxicity of picoplanktonic and filamentous north atlantic marine cyanobacteria?

Eight marine cyanobacteria strains of the genera Cyanobium, Leptolyngbya, Oscillatoria, Phormidium, and Synechococcus were isolated from rocky beaches along the Atlantic Portuguese central coast and tested for ecotoxicity. Strains were identified by morphological characteristics and by the amplification and sequentiation of the 16S rDNA. Bioactivity of dichloromethane, methanol and aqueous extracts was assessed by the Artemia salina bioassay. Peptide toxin production was screened by matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry. Molecular analysis of the genes involved in the production of known cyanotoxins such as microcystins, nodularins and cylindrospermopsin was also performed. Strains were toxic to the brine shrimp A. salina nauplii with aqueous extracts being more toxic than the organic ones. Although mass spectrometry analysis did not reveal the production of microcystins or other known toxic peptides, a positive result for the presence of mcyE gene was found in one Leptolyngbya strain and one Oscillatoria strain. The extensive brine shrimp mortality points to the involvement of other unknown toxins, and the presence of a fragment of genes involved in the cyanotoxin production highlight the potential risk of cyanobacteria occurrence on the Atlantic coast.

Influência do nível hidrológico sobre a dieta de Leporinus reinhardtii (Characiformes, Anostomidae) em um reservatório do semiárido brasileiro

A Região Neotropical possui um elevado número de espécies de peixes de água doce, cujas adaptações para explorar diferentes tipos de alimento é particularmente evidente em reservatórios, refletindo numa considerável plasticidade alimentar. Characiformes é a mais diversificada ordem de peixes da região, tendo Anostomidae como uma das famílias mais especiosas, com destaque para Leporinus, com cerca de 80 espécies válidas. Embora suas espécies sejam consideradas primordialmente onívoras, algumas apresentam dieta herbívora, e a plasticidade alimentar do gênero é uma característica comum em ambientes sujeitos a variação sazonal de nível da água. No presente trabalho, são analisadas a composição da dieta de Leporinus reinhardtii Lütken, 1875 no reservatório de Sobradinho e a influência da variação sazonal de seu nível sobre a mesma ao longo de três ciclos anuais (2006-2009). Dentre os 876 indivíduos analisados, 302 foram coletados no período de seca e 574 no de cheia. A dieta foi composta por 47 itens, agrupados em nove categorias: Moluscos, Microcrustáceos, Insetos, Insetos (partes), Chironomidae, Vegetais, Sementes, Sedimento e Outros. Chironomidae representou em média 60% do peso total das categorias alimentares, seguido de Sementes com 25% e as demais categorias com menos de 10%. No período de cheia, nos trechos lêntico e de transição, predominaram Sementes na dieta, tendo Chironomidae sido mais representativa no trecho lótico, e as demais categorias não ultrapassando 20% de participação nos três trechos neste período. No período de seca, houve diferença nos itens predominantes, com predominância de Insetos no trecho lêntico, principalmente Coleoptera, e de Vegetais no lótico, com maior participação de macrófitas aquáticas, algas filamentosas, clorofíceas e da diatomácea Oscillatoria. Já no trecho de transição, Microcrustáceos dominaram na dieta, diferindo dos demais trechos. A dieta de L. reinhardtii se caracterizou por baixos valores de frequência de ocorrência de todas as categorias alimentares (predominantemente inferiores a 50%) e elevada abundância relativa (>80%) de diferentes categorias. A amplitude de nicho foi restrita nos diferentes trechos nos dois períodos, sendo ligeiramente mais elevada na cheia, devido à maior diversidade de itens, em particular no trecho lêntico. Leporinus reinhardtii possui hábito onívoro com comportamento especialista no reservatório de Sobradinho, cujas categorias predominantes da dieta dependem do regime hidrológico do reservatório e das características ambientais de cada trecho, refletindo numa amplitude restrita de nicho trófico para a espécie.

Águas com predominância de Eutreptia lanowi steuer e Chlamydomonas reinhardi dangeard no plancton, na enseada de Inhauma, Baía de Guanabara

In brackish waters of a creek of Guanabara Bay, the author points by the first time the presence of Chlamydomonas reinhardi, Eutreptia lanowi, Oscillatoria putrida, O. limosa, O. chlorina that were unknown in our waters; such biologic indicators proved themselves pollutional conditions, so bad a stark-mesosaprobic regime. Other news are plankton analysis by the Standar methods, of two most expressive samples of water masses;also the mobility of the plankters are measured in micra by second.

Estudos aplicados à recuperação biológica da Baía de Guanabara

Continuamos observações sobre as biocenoses litorâneas, na parte oeste do Rio de Janeiro, na Enseada mais poluída, onde está a ilha do Pinheiro. Chegamos à conclusão que há graus de estragos acima dos verificados em publicações anteriores, os 7º, 8º, 9º e 10º graus de estragos, com desaparecimento de todas cinturas vegetais. Anotamos os assoreamentos; devido a aterros artificiais na vizinhança, a lama subiu muito, meio metro em 20 anos, ou seja 2,5 centímetros por ano. Apresentamos as alterações ecológicas resultantes do assoreamento, mostramos a mudança de vários nichos de alguns componentes do manguezal. Fizemos 4 mapas ecológicos, em local que constitui a média representativa do que se passou na Enseada de Inhaúma nesses últimos 5 anos. Chegamos a índices de recuperação de zonações do manguezal, como 60/1 para o Avicennietum; e nenhum para o Laguncularietum, comunidade de "mangues mansos" que está em regressão; Houve regeneração das populações de caranguejos Ucides e Cardisoma que voltaram a habitar a Ilha do Pinheiro. Mostramos uma correlação entre o guaiamu e a aroeira da praia, Schinus. Concluímos que: podem ser usadas as técnicas de recuperação de poluição para esses caranguejos e guaiamus, para a alimentação humana, assim como para peixes apanhados em alagados de manguezais poluídos. O material pescado no Rio de Janeiro, tendo algas do gênero Oscillatoria, apresenta um cheiro de urina pútrida, bem como outros cheiros, mas pode ser recuperado para a alimentação humana. Damos sugestões para se utilizar cercados de vegetação de manguezal contra a poluição em locais apropriados, alagados com camarões e peixes, como usam-se na Ásia. As plantas utilizadas baseiam-se no estudo ecológico que estabelece o nicho apropriado a cada uma delas, resistente á poluição, e que pode combater alguns estragos; entre elas as Iresine e as do gênero Avicennia, pois elas promoveram uma pequena recuperação na Ilha do Pinheiro, onde apareceram novamente os caranguejos e guaiamus.