Os estudos sobre a diversidade microbiana no Brasil têm sido voltados para alguns grupos taxonômicos de importância biotecnológica, sendo que são raros aqueles focados apenas na biodiversidade de um determinado ambiente. Os grupos microbianos mais estudados no Brasil são os fungos de importância agrícola ou produtores de substâncias bioativas e bactérias de interesse agrícola. Estudos sobre a diversidade de vírus e de Archaea são praticamente inexistentes. A principal dificuldade encontrada para a realização de estudos de biodiversidade dos dois últimos grupos microbianos é a ausência de pesquisadores com conhecimentos taxonômicos sobre estes micro-organismos, bem como a necessidade de metodologias sofisticadas para a realização dos estudos. Normalmente, para se estudar vírus ambientais e Archaea são necessárias metodologias baseadas no RNA ou DNA para a caracterização dos grupos taxonômicos. A seguir será dada uma breve descrição sobre os estudos de diversidade realizados no Brasil e em Minas Gerais envolvendo os micro-organismos.
Vírus
A quase totalidade dos estudos existentes sobre a prevalência e diversidade de vírus no Brasil, ou especificamente em Minas Gerais, são essencialmente relativos a viroses de importância médica,
veterinária ou agrícola. Vírus são micro-organismos tão ubiquamente distribuídos na natureza quanto o são os outros grupos taxonômicos como Archaea, Bacteria e Eukarya, especialmente considerando-se que todo ser vivo celular, não importando sua classificação taxonômica, é potencialmente infectado por vírus endógenos e/ou exógenos. Ainda assim, os estudos da diversidade viral no país são totalmente focados em surtos pontuais que afetam um número absolutamente restrito de espécies hospedeiras, incluindo o homem, animais domésticos e plantas cultiváveis, os quais não são, de forma alguma, representativos dos prováveis números totais da diversidade viral nos diferentes ecossistemas encontrados no país.
Exemplos da lacuna de estudos sobre a biodiversidade viral incluem as coleções de água, onde os vírus são extremamente abundantes. Em ambientes marinhos, onde o fator diluição é crítico, ainda assim estima-se que o número de partículas virais seja de aproximadamente 107 vírus/
ml, chegando a 109 partículas/ml em locais onde o plâncton é mais abundante (Suttle, 2005).
Não apenas o aspecto quantitativo impressiona, mas análises qualitativas apontam para uma enorme diversidade de espécies virais diferentes nos corpos d’água. Estudos de comunidades marinhas indicam a existência de uma pletora de grupos virais infectando os mais diferentes organismos, onde abundam bacteriófagos e vírus que infectam protistas e algas. O estudo superficial destas comunidades leva à constante necessidade de criação de novos táxons para abrigar vários vírus exóticos, tais como aqueles pertencentes às famílias Marnaviridae, Phycodnaviridae, Mimiviridae, entre muitas outras. Esta última família inclui vírus com características únicas, cujo genoma alcança cerca de 1.200.000 pares de base, maior que muitos genomas bacterianos (Raoult & Forterre, 2008). No entanto, talvez o aspecto mais importante quanto aos vírus presentes em ambientes aquáticos, seja o fato de que estes são agentes líticos determinantes para a mortalidade microbiana, o que afeta diretamente a ciclagem de nutrientes nestes ambientes (Suttle, 2005).
Estudos da diversidade viral em ambientes terrestres no Brasil são igualmente escassos, estando restritos a análises de surtos pontuais. Embora não sejam representativos da diversidade viral, alguns destes estudos modelam com certa aptidão a imensa diversidade genética dos vírus circulantes. Um bom exemplo dessa diversidade é o estudo de vírus do gênero Orthopoxvirus, responsáveis por zoonoses afetando bovinos e humanos em regiões rurais do Sudeste brasileiro, especialmente em Minas Gerais. Estes surtos vêm sendo descritos desde 1999, e a cada ano,
novos vírus são isolados de pessoas e animais doentes. Surpreendentemente, todos os isolados obtidos até hoje são geneticamente distintos, o que sugere grande complexidade e diversidade mesmo dentro de uma situação epidemiológica limitada. A complexidade deste modelo aumenta ainda mais ao considerar-se que bovinos e humanos não são hospedeiros naturais destes vírus, mas provavelmente pequenos mamíferos silvestres ainda não identificados, o que é atestado pela alta prevalência de anticorpos anti-Orthopoxvirus encontrados em mamíferos de pequeno porte capturados em diferentes regiões do país (Trindade et al., 2007; Drumond et al., 2008).
Um aspecto pouco abordado quanto à diversidade de vírus no Brasil corresponde ao seu potencial dispersivo por ação da emigração e/ou imigração de seus hospedeiros. Neste contexto, vírus que infectam aves migratórias são particularmente propensos a este tipo de dispersão. A importância deste fenômeno foi primeiramente avaliada por ocasião da colonização dos Estados Unidos pelo vírus da Febre-do-Oeste-do-Nilo (Flaviviridae). Este vírus utiliza pássaros migratórios como agentes amplificadores e, em seis anos, colonizou todos os estados continentais dos Estados Unidos a partir das rotas de migração de seus hospedeiros (Petersen et al., 2002). Recentemente, o papel das aves migratórias no aumento global de casos de gripe aviária também ficou patente. O Brasil concentra pontos de descanso e/ou nidificação de várias espécies de aves migratórias setentrionais e meridionais, e abriga grandes corredores de migração. Alguns destes migrantes são extremos, como é o caso da Andorinha-do-Mar (Sterna paradisaea), que se reproduz no Ártico, nos meses de junho e julho, e passa o inverno boreal na Patagônia, passando pelo Brasil nos meses de agosto a novembro. Em cada estadia, esses migrantes potencialmente se infectam com vírus de diferentes regiões geográficas, que são transportados para outras regiões durante as viagens do hospedeiro e se misturam às populações virais de outros locais, aumentando a diversidade genética microbiana (Reed et al., 2003).
Enfim, estudos da diversidade genética real dos vírus que estão presentes nos diferentes ecossistemas brasileiros são limitados por vários aspectos, entre os quais questões técnicas, uma vez que os estudos só podem ser feitos a partir de abordagens moleculares complexas; falta de recursos humanos, uma vez que especialistas em biodiversidade viral são poucos no país; e, finalmente, por imposição financeira, uma vez que os recursos são alocados normalmente para surtos de importância médica e/ou econômica.
Archaea
Micro-organismos pertencentes ao domínio Archaea ainda são muito mal estudados no Brasil. A maioria dos trabalhos publicados foi feita com Archaea metanogênica de sedimentos de estuários marinhos. Estudos sobre ocorrência de Archaea em solos, associadas a plantas, lagos e rios, entre outros, são praticamente inexistentes. Uma consulta ao banco de dados da plataforma Lattes do CNPq utilizando a palavra Archaea como fonte de busca, mostrou a existência de 73 currículos de pesquisadores doutores no Brasil que de alguma forma trabalhariam com Archaea, enquanto que com bactéria o número foi de 2.867. No entanto, a grande maioria dos pesquisadores fez trabalhos esporádicos com Archaea, e grande parte destes somente foi apresentada na forma de resumos em congressos científicos. Portanto, esta área de estudo deve ser incentivada, principalmente em relação à formação de recursos humanos voltados para o estudo taxonômico destes micro- organismos.
Fierer et al. (2007) mostraram que Archaea de solos aparentam ter uma riqueza de OTU (“operational taxonomic unit”) equivalente ou mesmo maior do que aquelas encontradas para bactérias do solo. Os autores compararam a diversidade microbiana encontrada em amostras de solo da Floresta Amazônica de terra firme do Peru, de deserto da Califórnia e de pradaria no Kansas (USA), utilizando sequências da subunidade menor do RNA ribossomal. Os resultados encontrados foram surpreendentes, mostrando que a diversidade de Archaea era alta nos três solos, e que havia sobreposição taxonômica muito baixa entre os três locais. Isto sugere que a diversidade de Archaea pode ser muito alta em ambientes que não seriam considerados “extremos”. Atualmente, existem mais de 7.500 espécies conhecidas de Archaea e bactérias, e os estudos moleculares estão mostrando que o numero de espécies é imensamente maior.
Bactéria
Os principais estudos sobre bactérias nativas de origem ambiental no Brasil estão relacionados com a descrição de comunidades microbianas de solos, principalmente aquelas associadas com rizosferas de plantas, e espécies fixadoras de nitrogênio associadas com raízes e de vida livre. Espécies exóticas, tais como Bradyrhizobium japonicum e Bradyrhizobium elkanii, têm sido
extensivamente estudadas em solos brasileiros, principalmente os associados ao plantio de soja, na busca de variantes adaptadas às condições ambientais do país (Barcellos et al., 2007; Giongo et al., 2008; Moreira et al., 2008). A diversidade de espécies do gênero Paenibacillus tem sido estudada por diferentes grupos brasileiros e resultado na descrição de algumas espécies novas destas bactérias. O interessante deste gênero de bactérias, associado à rizosfera de plantas, é a capacidade de fixação de nitrogênio de algumas espécies, a produção de metabólitos secundários, tais como antibióticos, pigmentos e toxinas, como também polissacarídeos, aminoácidos, substâncias capazes de estimular simbioses, inibidores enzimáticos, ferormônios e promotores de crescimento vegetal e animal (Lorentz et al., 2006). Outra linha de pesquisa importante no Brasil refere-se à busca de linhagens indígenas de Bacillus thuringiensis para serem utilizadas no controle biológico de insetos (Gitahy et al., 2007). No entanto, com exceção dos trabalhos de microbiologia de solo para fins agrícolas, o conhecimento da biodiversidade bacteriana nos diferentes ecossistemas brasileiros ainda é bastante incipiente.
Tomando como base um trabalho sobre a diversidade de bactérias na superfície de folhas (Lambais et al., 2006), feito com nove espécies de árvores da Mata Atlântica (Aspidosperma polyneuron, Campomanesia xanthocarpa, Holocalyx balansae, Ocotea indecora, Seguieria floribunda, Trichilia catigua, Trichilia clausenii, Trichilia pallida e Urera baccifera), pode-se ter uma idéia da estimativa da riqueza de espécies bacterianas para este ecossistema. A diversidade bacteriana foi estudada utilizando sequenciamento da região 16S do RNA ribossomal. Os resultados mostraram que as comunidades variaram dentro da mesma espécie de planta, mas no geral podiam ser agrupadas para a mesma espécie vegetal. As filosferas de T. catigua, T. clausenii e C. xanthocarpa apresentaram comunidades bacterianas significativamente diferentes. Cada filosfera apresentou entre 95 e 671 espécies bacterianas, das quais apenas 0,5% foram comuns a todas as arvores estudadas. Baseado nos resultados obtidos nesse trabalho, os autores sugerem que as cerca de 20.000 espécies de plantas vasculares da Mata Atlântica poderiam abrigar cerca de 2 a 13 milhões de novas espécies bacterianas.
Lima-Bittencourt et al. (2007a) estudaram a diversidade genética e fisiológica de isolados de Chromobacterium sp., originários da Serra do Cipó e do Parque Estadual do Rio Doce, em Minas Gerais, e do Rio Negro, na Amazônia. A espécie Chromobacterium violaceum teve seu genoma seqüenciado a partir de uma linhagem de laboratório. Esta bactéria ocorre em diversos
ecossistemas tropicais e subtropicais, principalmente em água e solo. Alem disso, tem grande interesse biotecnológico devido ao amplo potencial para uso industrial, farmacológico e ecológico. Quarenta e três isolados foram analisados no estudo, e os resultados mostraram que os isolados poderiam ser agrupados de acordo com a origem geográfica, com grande plasticidade metabólica (Lima-Bittencourt et al., 2007a).
Alguns trabalhos têm mostrado a ocorrência de bactérias da família Enterobacteriaceae em água doce com ausência de poluição orgânica, utilizando metodologias convencionais e moleculares (Lima-Bittencourt et al., 2007b; Pontes et al., 2007). A percentagem de enterobactérias resistentes a pelo menos um antimicrobiano diferiu entre a estação chuvosa (100%) e a estação seca (89%). A resistência a beta-lactâmicos e cloranfenicol foi a mais frequente e a resistência a amicacina, gentamicina e canamicina foi a menos freqüente (Lima-Bittencourt et al., 2007a, b). Outro trabalho com bactérias resistentes a antibióticos foi feito com pássaros silvestres coletados em trechos do vale do rio Jequitinhonha, em Minas Gerais (Nascimento et al., 2003). Um total de 199 isolados bacterianos foi obtido, e deste, 36% foram resistentes aos antibióticos.
Apesar destes trabalhos feitos com bactérias em algumas regiões do Estado, ainda há carência de pesquisas relacionadas com a inventariação das espécies que ocorrem nos diferentes ecossistemas mineiros. A partir do conhecimento das espécies bacterianas, seria possível realizar estudos ecológicos e biotecnológicos com estes micro-organismos.