Efeito da radiação ultravioleta (UV) em comunidades de algas metafíticas de lagoas oligotróficas de altitude no Brasil

Abstract

Embora as microalgas tenham aplicabilidade em diversas áreas da biotecnologia, poucas cepas são comercialmente utilizadas, o que faz da prospecção uma promissora área de trabalho que pode revelar potenciais usos de outras espécies. Neste contexto, a escolha do local para prospecção de novas cepas é um item de extrema importância, pois as condições ambientais são determinantes para as características bioquímicas que as espécies que ali habitam possam ter. No caso da busca por compostos fotoprotetores e com potencial antioxidante, um dos locais mais indicados são as lagoas oligotróficas de altitude. Isto porque estes ambientes recebem alta incidência de radiação UV, cuja incidência aumenta de 5 a 10% a cada 1000 metros em relação ao nível do mar, e os níveis reduzidos de material dissolvido permitem maior penetrabilidade de radiação na água. Neste contexto, este trabalho objetivou a bioprospecção de compostos relacionados à fotoproteção em comunidades algais de lagoas oligotróficas de altitude. Foram amostradas lagoas em três ecossistemas independentes, sendo uma em Santa Catarina no bioma Mata Atlântica (município de Rancho Queimado, 1180 metros de altitude) e duas no bioma Cerrado (Distrito Federal, 960 e 1119 metros de altitude), constituindo amostragens independentes. A determinação da diversidade desses locais revelou a predominância da Classe Zygnematophyceae, comum em ambientes oligotróficos, e em especial das Famílias Desmidiaceae, em termos de número de espécies, e Zygnemataceae, em termos de biomassa úmida. Esta segunda é reconhecida por ser formadora de metafíton, e espécies deste grupo foram submetidas a experimentos com variação de incidência de radiação, a fim de elucidar a relação entre a produção e a atividade de compostos fotoprotetores com a radiação recebida pelos organismos. As análises bioquímicas do metafíton revelaram diferentes estratégias de fotoproteção, possivelmente associadas às espécies predominantes de cada local. Enquanto em Rancho Queimado a fotoproteção parece estar associada ao sistema antioxidante enzimático, evidenciado pela atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e ascorbato peroxidase (APX), as lagoas do Distrito Federal parecem priorizar a produção de compostos fenólicos, os quais são responsáveis pela coloração púrpura característica de suas espécies dominantes. Além das respostas fisiológicas obtidas das comunidades, também foi observado que a radiação UV altera a dinâmica de assimilação de nutrientes, uma informação importante especialmente para ambientes com carência nutricional. Conclui-se, portanto, que as comunidades algais de lagoas oligotróficas de altitude não apenas conseguem lidar com a radiação produzindo compostos de fotoproteção, como também as estratégias de resposta à radiação UV são diversas e relacionadas à espécie. Locais de amostragem como estes podem ser indicados como ambientes promissores na bioprospecção para isolamento de novas cepas visando a produção de compostos fotoprotetores e antioxidantes.<br>

Abstract : Although microalgae can be applied to many biotechnological approaches, few strains are commercially utilized. It reinforces the role of prospection as promising strategy to reveal other species utilization and potentials. In this way, choosing the right site for prospection is crucial, since the environment selects and influences the metabolism in species living in these areas. In the case of screening of photoprotection compounds, with antioxidant potential, one of the most indicated areas are oligotrophic lakes in high altitude. These environments receive high UV radiation incidence, which increases from 5 to 10% at each 1000 m increment in relation to the sea level. The reduced levels of nutrients allow higher penetration of UV radiation to deeper areas in the water. In this context, this study aimed to conduct a prospection of photoprotective strategies in algal communities of altitude oligotrophic lakes. Three independent lake?s ecosystems were sampled, being one in Santa Catarina State in Atlantic Forest biome (Rancho Queimado municipality, 1180 m of altitude), and two in the Cerrado biome (Federal District, 960 and 1119 m of altitude). Diversity was determined, showing predominance of Zygnematophyceae Class, which is common in oligotrophic environments, with special emphasis to Desmidiaceae (with respect to number of species) and Zygnemataceae (regarding to fresh biomass) families. The second family is recognized by formation of metaphyton, and species of this group were submitted to experiments with variation of radiation incidence, to elucidate the relation between radiation types received by the organisms and their production and activity of photoprotective compounds. Biochemical analyses of metaphyton revealed different photoprotection strategies, possibly related to the dominant species in each site. While in Rancho Queimado the photoprotection was associated to enzymatic antioxidant system, evidenced by superoxide dismutase and ascorbate peroxidase activities, lakes in Federal District seem to prefer phenolic compounds, which are responsible for the purple colour found in the dominant species. Besides physiological responses of the biological community, UV radiation also modified nutrient assimilation. This is relevant in a scenario with nutritional limitation. We can conclude that algal communities in oligotrophic lakes located in altitude not only can deal with radiation producing photoprotection compounds, but also strategies are diverse and related to the dominant species. Sampling areas like these can be indicated as promising areas for isolating new strains for biotechnological approaches, mainly focusing on antioxidant and photoprotective compounds.