As criaturas do mar precisam ir ao banheiro, também, e em aquários, que cria a tarefa de limpar a água de resíduos como amônia, nitritos e nitratos. Bactérias boas decompõem compostos de nitrogênio no Aquário da Geórgia, e em um novo estudo, algumas comunidades bacterianas lá emularam aquelas encontradas naturalmente nos oceanos de forma surpreendentemente boa.

"Foi fenomenal. Eu não esperava isso, "disse Frank Stewart, investigador principal do estudo liderado pelo Instituto de Tecnologia da Geórgia. "As comunidades microbianas são semeadas a partir de micróbios provenientes dos animais e seus alimentos em um aquário que não atinge o oceano. Mas eles pareciam comunidades microbianas marinhas naturais."

Isso é uma boa notícia para os milhares de fauna marinha, incluindo tubarões-baleia, raias manta e uma tartaruga marinha chamada "Tank, "que vivem no Ocean Voyager do Aquário da Geórgia, a maior exposição oceânica interna dos Estados Unidos, com quase 24 milhões de litros (6,3 milhões de galões) de água do mar constituída. Os pesquisadores analisaram duas comunidades bacterianas na exposição ao longo do tempo e descobriram que algumas comunidades fazem um trabalho de limpeza melhor do que outras.

'Mudança de jogo real'

"A análise bacteriana foi uma verdadeira virada de jogo para o Aquário da Geórgia, "disse Eric Hall, que colaborou na pesquisa e é Diretor Sênior de Sistemas de Suporte à Vida e Qualidade da Água do aquário. "Agora temos uma compreensão muito melhor de como é essa micro-comunidade bacteriana benéfica que vive na água do habitat e em nossos filtros."

Os pesquisadores gostariam de continuar trabalhando para ajudar os operadores de aquários em todos os lugares a otimizar as colônias de bactérias para a limpeza máxima da água. Georgia Tech e Georgia Aquarium, uma organização sem fins lucrativos da vida marinha, publicou sua análise no jornal Microbiologia Aplicada e Ambiental na sexta, 29 de setembro 2018.

O primeiro autor foi Andrew Burns, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Stewart. A pesquisa foi financiada pela Simons Foundation, a National Science Foundation, e a Teasley Endowment.

O cocô de peixe foi embora

Para se manter atualizado, A água da Ocean Voyager cai em cascata por meio de uma série de processos de limpeza. No tanque, como nos oceanos, bactérias decompõem excrementos, amônia e outros resíduos, então, a água da exposição do aquário flui através de filtros que removem mais coisas, incluindo nitritos.

A água também flui através de reatores bacterianos especiais, e então está livre de quase tudo, exceto nitratos, que pode se tornar tóxico se for permitida a acumulação em altas concentrações. Nos reatores, colônias de bactérias, o foco deste estudo, quebrar os nitratos.

Os reatores, ou "almofadas, "quase não têm oxigênio e oferecem enxofre às bactérias como alimento. bactérias anaeróbicas se reúnem lá para "comer" o enxofre e "respirar" os nitratos para formar o gás nitrogênio, que pode borbulhar na atmosfera. A atmosfera da Terra é naturalmente composta por cerca de 78% de nitrogênio.

Surpresa bacteriana heterogênea

As comunidades bacterianas que os pesquisadores encontraram nas duas almofadas que estudaram frustraram as expectativas. Para um, os pesquisadores pensaram que poderiam encontrar ambas as almofadas dominadas por uma bactéria desnitrificante icônica chamada Thiobacillus denitrificans, que pode ser usado para semear manualmente aquários profissionais e domésticos. Eles não.

"Certamente apareceu em nossos sistemas, mas os genes para as ferramentas que Thiobacillus denitrificans carrega para fazer esses processos foram amplamente distribuídos entre muitos tipos diferentes de micróbios, "disse Stewart, que é professor associado da Escola de Ciências Biológicas da Georgia Tech. "Os níveis de diversidade foram excelentes."

Também, as composições das comunidades bacterianas nas duas almofadas eram virtualmente os pólos opostos uma da outra.

“Em um dos blocos, uma espécie se tornou cerca de 90 por cento da comunidade, "Disse Burns. Era uma cepa relacionada a uma espécie chamada Thiobacillus thioparus." O outro bloco tinha uma comunidade muito mais diversa, com muitas espécies e até gêneros diferentes. "(Gênero é a categoria taxonômica acima das espécies.)

"Mesmo olhando para alguns dos principais contribuidores, havia um gênero de Sulfurimonas (bactérias) e mesmo aqueles tinham uma tonelada de espécies diferentes, cerca de 150 espécies ou variantes de cepas em vez de dizer, dez, o que se poderia esperar, "Stewart disse.

Draft bacteriano da NFL

Como times esportivos, as duas comunidades bacterianas reuniram atores diferentes. Uma equipe tinha uma grande estrela, e a outra equipe espalhou as habilidades necessárias para todas as etapas químicas de maneira mais uniforme em todo o time.

"Descobrimos que em muitos desses sistemas uma única bactéria se tornará o principal contribuinte e vencerá a concorrência e se tornará a maioria da comunidade e fará a maior parte do metabolismo, "Disse Burns." Em nosso estudo, esta almofada revelou-se melhor na desnitrificação. "

Mas pode funcionar ao contrário, que determinadas comunidades bacterianas mistas podem funcionar de forma mais eficiente, Burns disse, e mesmo em sistemas onde um jogador é a estrela, a variedade pode adicionar força.

"Isso pode dar a esse sistema bacteriano um backup, "Disse Burns." Se dependesse de apenas um grande jogador, se algo acontecesse com ele, todo o sistema pode falhar. "

"O que é realmente interessante é como muitas de uma determinada espécie existem em nosso sistema e, especialmente, descobrir o que estão fazendo, "Hall disse." Essas criaturas microscópicas não estão apenas andando por aí, mas na verdade fazendo coisas benéficas para nossa água que não entendíamos completamente antes. "

É muito cedo para fazer recomendações, mas dadas as observações iniciais, os pesquisadores acham que qualquer pessoa que tente otimizar bactérias para o aquário pode não ter necessariamente que lançar um grande organismo de fora para dentro de um sistema. Em vez disso, persuadir uma grande comunidade bacteriana a se automontar pode maximizar o poder de limpeza.