The August 2008 War in Georgia

Sabe-se que o processo de biodegradação da lignina por fungos e bactérias é completamente dependente do tipo da estrutura da lignina (BAPTISTA et al., 2012;

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BUGG et al., 2011a; GONZALO et al., 2016; KNEŽEVIĆ et al., 2013; WONG, 2009). Diferentes tipos de pré-tratamento podem originar diferentes estruturas tridimensionais da lignina. Durante o processo de enriquecimento de um consórcio microbiano para degradar lignina diferentes tipos de lignina podem ser utilizados como substrato. Nesse caso, a lignina Kraft e a lignina extraída por método alcalino possuem características distintas ocasionando consequentemente na seleção de grupos de microrganismos hábeis a degradá-las.

Entretanto, essa diferença ocasionada pelo tipo de substrato é mais acentuada na comunidade bacteriana. As amostras bacterianas cultivadas com lignina extraída por método alcalino como única fonte de carbono mostraram a maior dissimilaridade quando comparadas com o solo original. Por sua vez, os fungos são grandes decompositores da lignina e podem empregar um coquetel enzimático com lacases e peroxidases para degradá-la. Dado todo o arsenal enzimático fúngico, esses não são tão afetados pelo tipo de lignina utilizada. As enzimas ligninolíticas bacterianas possuem um potencial redox menor, logo diferenças estruturais na lignina levariam a necessidades da atuação de diversas enzimas para degradar diferentes partes da lignina (BUGG et al., 2011a). Acredita-se que para os consórcios microbianos analisados nesse trabalho as bactérias estariam atuando em comperação para degradar diferentes frações da lignina.

Outra possível explicação para a diferença na composição de espécies bacterianas encontradas entre os consórcios microbianos é a presença de outra fonte de carbono durante o processo de enriquecimento. No processo manual de extração da lignina por método alcalino podem restar resquícios carboidratos. Fontes de carbono alternativas à lignina que podem atuar como um “start up” para a degradação (PASTORE, 2016). Nessa mesma perspectiva, a lignina Kraft (Sigma- Aldrich) possui um alto grau de pureza confirmando que não há contaminação por outras fontes de carbono nos consórcios enriquecidos obtidos usando lignina Kraft como fonte de carbono. A partir desse resultado e de dados da literatura pressupõe-se que: representantes do filo Firmicutes precisam de uma fonte alternativa de carbono para iniciar o processo de degradação da lignina ou representantes do filo Proteobacteria são competidores fortes favorecidos pelo enriquecimento com a lignina Kraft não permitindo a colonização do meio por espécies do filo Firmicutes. A literatura aponta alguns estudos em que os gêneros Lysinibacillus, Paenibacillus e Bacillus atuam na degradação da lignina Kraft na presença de 1 % de glicose e 0,5 % de peptona como fonte alternativa de carbono e nitrogênio (CHANDRA

64 et al., 2008; HAQ; RAJ, 2013; RAJ et al., 2007). Determinados grupos de microrganismos requerem um cossubstrato facilmente metabolizável para favorecer a degradação de compostos aromáticos, como no caso da biodegradação da lignina (PADMAVATHY et al., 2003; SOLÍS et al., 2012). Fontes alternativas de carbono podem ser necessárias devido ao alto peso molecular da lignina Kraft (RAJ et al., 2007). Vale apena ressaltar, que apesar da hipótese aqui formulada, e de alguns dados encontrados na literatura, não se deve descartar a possibilidade desses gêneros do filo Firmicutes atuarem na degradação da lignina Kraft na ausência de fontes de carbonos alternativas.

Para os gêneros presentes na comunidade fúngica, as variáveis temperatura e substrato apresentam uma relação fraca com as amostras, implicando em dados com padrões inconsistentes. Estudos realizados por Taha et al. (2015) demonstraram que o pré-tratamento da palha de arroz e cana-de-açúcar com fungos para a degradação da lignina é mais eficaz que o pré-tratamento com bactérias, indicando que os fungos são eficientes degradadores da lignina. Outros estudos demonstram que os fungos de podridão branca são capazes de remover até 85 % da lignina da biomassa (WANG et al.,2013). Para fungos muitos fatores ambientais como a temperatura influenciam no crescimento celular (MADADI; ABBAS, 2017). A eficiência em degradar a lignina por parte dos fungos pode indicar o motivo pelos quais diferentes tipos de lignina utilizados no processo de enriquecimento dos consórcios não resultaram em diferenciações tão claras em termos de composição de fungos das comunidades.

Dentro de cada grupo bacteriano e fúngico formado pelas diferenças na composição devido ao tipo de lignina utilizada como substrato, a temperatura também atuou como fator de diferenciação. Um dos fatores físicos necessários para o crescimento microbiano é a temperatura (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012). Para o presente trabalho a variação de 7 ºC entre as temperaturas escolhidas apresentou uma menor capacidade de diferenciação em termos de composição da comunidade bacteriana e fúngica quando comparada ao tipo de lignina. No geral, os microrganismos possuem uma temperatura ótima de crescimento, mas também podem crescer um faixa de temperatura mínima e máxima (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012).

65 8. CONCLUSÃO

No presente trabalho foram obtidos quatro consórcios microbianos enriquecidos para degradar lignina: dois enriquecidos para degradar lignina Kraft e dois enriquecidos para degradar lignina extraída por método alcalino. Para todos os consórcios a diversidade é maior no solo original, antes do processo de enriquecimento, e diminui até a sexta passagem, ao final do processo de enriquecimento. Apesar da dinâmica das comunidades microbianas observadas para os consórcios, as comunidades tendem a se estabilizar em termos de composição de famílias da quarta passagem até a sexta. É possivel que para o grupo bacteriano as espécies presentes na sexta passagem estejam atuando em cooperação para degradar a lignina. A presença de ciliados nos consórcios pode ter ditado a dinâmica da comunidade bacteriana. Diferentes tipos de ligninas e temperaturas podem ser utilizados no processo de enriquecimento, sendo que para esse trabalho o grupo bacteriano apresentou maior sensibilidade, quando comparado aos fungos, no tipo de variável utilizada. Em suma, ao final do processo de enriquecimento de consórcios microbianos para degradar lignina foi possível identificar fungos e bactérias já descritos com atividade ligninolítica. Com ressalvas para dois gêneros identificados: 1. Aminobacter ao qual não foi encontrado dados na literatura desse gênero presente em consórcios microbianos capazes de degradar lignina; 2. Phialemonium ao qual não foi encontrado dados na literatura desse gênero atuando na degradação a lignina. Ainda há famílias classificadas como Others e Unknown que podem indicar também a possibilidade da presença de fungos e bactérias ainda não classificados atuando no processo de degradação da lignina.

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CAPÍTULO 2: IDENTIFICAÇÃO DE ENZIMAS LIGNINOLÍTICAS EM