Ecologia microbiana denomina a ciência que estuda as interações dos micro- organismos entre si, entre outros organismos e com o ecossistema. Estas interações podem ocasionar alterações químicas benéficas ou prejudiciais ao meio. Por consequência, os ecossistemas microbianos e os microambientes são responsáveis pelo crescimento e propagação da microbiota (ANDREOTE et al., 2009).
Neste sentido, os processos bioquímicos prevalecentes em ambiente terrestre são definidos em função da organização das comunidades microbianas. Contudo, as relações entre estruturas destas comunidades e as atividades bioquímicas que ocorrem nos solos são muito pouco conhecidas, dificultando a compreensão dos mecanismos que regulam seu funcionamento (LAMBAIS et al., 2005).
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Ainda segundo Lambais et al. (2005), a diversidade microbiana pode ter um importante papel na manutenção da qualidade dos solos. Organizando-se de forma previsível, em diferentes condições edáficas ou em resposta a diferentes tipos de distúrbios, as comunidades microbianas poderiam ser utilizadas como indicadores de qualidade dos solos.
De acordo com Tótola e Chaer (2002), diversidade biológica é a variedade de espécies presentes em um ecossistema, assim como a variedade de genótipos dentro da mesma espécie. A diversidade biológica dos solos pode ser explicada pela riqueza de espécies e suas ligações com os processos bioquímicos no ambiente terrestre (KENNEDY; SMITH, 1995).
Nestes ambientes, as diferentes populações microbianas, que estão em diversas associações com outros seres vivos e com o meio externo, são capazes de realizar a biodegradação de compostos por meio de ciclos biogeoquímicos, decorrentes de processos biológicos e químicos de substâncias (MUYZER et al., 1993; KENNEDY; SMITH, 1995; ØVREÅS, 2000).
Durante o processo de biorremediação de áreas contaminadas, a dinâmica populacional dos micro-organismos está em constante mudança e apresenta variações, de acordo com as condições ambientais. Neste sentido, a aplicação de técnicas moleculares torna capaz o estudo da comunidade microbiana que se estabelece no meio (ØVREÅS et al., 1997; NOGUEZ et al., 2005; THERON; CLOETE, 2000; LAMBAIS et al., 2005; TÓTOLA; CHAER, 2002).
Um grande avanço nos estudos de ecologia microbiana ocorreu com a aplicação de técnicas moleculares, baseadas nas análises do DNA total extraído diretamente de ambientes naturais ou não, sem a necessidade de cultivar micro- organismos (PACE et al., 1986; MUYZER et al., 1993; ØVREÅS et al., 1997; MUYZER; SMALLA, 1998; TORSVIK et al., 1998; ARMANN; LUDWIG, 2000; ØVREÅS, 2000; KEMP; ALLER, 2004; KIRK et al., 2004; ZHOU et al., 2004). Os estudos moleculares tornaram-se possíveis a partir de Pace et al. (1986), pioneiros em análises de comunidades microbianas, utilizando informações de sequência de nucleotídeos do gene codificador do RNA ribossômico 16S (DNAr), o qual se trata de uma sequência muito conservada presente em todas as células procarióticas.
A análise do material genético microbiano fornece informação sobre a composição de espécies e as estruturas das diferentes comunidades, de acordo com o tratamento proposto. Embora, a princípio, qualquer gene possa ser usado nas
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análises, os genes 16S rRNA de procariotos e a região interespaçadora ITS de eucariotos são os mais utilizados como moléculas marcadoras para este propósito, uma vez que estão presentes, respectivamente, em todos procariotos e eucariotos. Estas estruturas apresentam regiões conservadas e variadas, o que torna possível o desenho de primers e sondas com diferentes níveis de especificidade; têm informação de sequência suficiente para inferência filogenética; e, estão presentes em grande número de células, o que facilita sua detecção. Outros alvos definidos são genes que codificam para funções ecológicas específicas (ROTTHAUWE et al., 1997; GUMIERE, 2012).
As técnicas de fingerprinting são utilizadas a fim de se obter uma visão global da estrutura genética da comunidade microbiana. Sua aplicação em estudos de ecologia microbiana vem sendo amplamente disseminada nos últimos anos, uma vez que constituem metodologias rápidas e, relativamente, fáceis de operar, permitindo a análise simultânea de múltiplas amostras ambientais. Estas técnicas para análise de ácidos nucléicos têm sido desenvolvidas mediante variações no método básico de PCR (Reação em Cadeia de Polimerase – Polymerase Chain Reaction), utilizado com acuidade no diagnóstico, quantificação, caracterização e identificação de micro-organismos e atividade dos mesmos (KIRK et al., 2004). Em genética de populações e ecologia microbiana, a PCR gera dados para estudos da distribuição natural de membros dos Domínios Bacteria, Archaea e Eucarya (NAVARRETE, 2009).
De uma maneira simplificada, a diversidade das sequências de DNA, obtidas a partir da amostra ambiental, é estimada pela migração eletroforética diferencial em géis de agarose e acrilamida ou por eletroforese capilar automatizada, em função do tamanho ou composição das sequências. O fingerprinting genético fornece um perfil de bandas ou picos que reflete a complexidade da comunidade microbiana analisada (MUYZER et al., 1993; TORSVIK et al., 1998; KIRK et al., 2004; NAVARRETE, 2009).
A variabilidade nas sequências do 16S rDNA pode ser avaliada, por exemplo, por meio de Eletroforese em Gel de poliacrilamida com Gradiente Desnaturante (DGGE). Essa técnica foi utilizada primeiramente por Muyzer et al. (1993) e está fundamentada na separação de fragmentos de DNA com o mesmo tamanho, porém com sequências de nucleotídeos diferentes, baseada na mobilidade eletroforética de uma molécula de DNA, parcialmente desnaturada, em géis de poliacrilamida
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contendo gradiente crescente de agentes desnaturantes, como ureia e formamida. O padrão de migração destes fragmentos, denominados amplicons, no gel é resultado de sua composição de nucleotídeos e de seu teor guanina-citosina, G+C (LAMBAIS et al., 2005).
De acordo com Muyzer et al.(1993), a técnica de DGGE é um método muito apropriado não somente para caracterizar comunidades complexas, como também para: inferir sobre a filogenia dos membros destas, testar a pureza de linhagens bacterianas, monitorar o isolamento de micro-organismos, a partir de amostras ambientais, e acompanhar a dinâmica de populações específicas em funções de variações ambientais ou das condições operacionais de um sistema.
Assim, a técnica PCR-DGGE foi abordada em diversos estudos na avaliação da diversidade microbiana em solo (LAMBAIS et al., 2006; GUMIERE, 2012) e também em ecossistemas terrestres contaminados com hidrocarbonetos de petróleo (NAKATANI et al., 2008; GONZÁLEZ et al., 2011; LIU et al., 2011, LORS et al., 2010; 2012; LLADÓ et al., 2012; 2013; SIMARRO et al., 2013).