A Coluna de Winogradsky

COLUNAS DE WINOGRADSKY

O que é coluna de Winogradsky?

Winogradsky foi um dos microbiologistas pioneiros no estudo das comunidades de organismos patógenos encontradas na natureza, uma de suas estratégias foi construir uma miniatura transversal de uma lagoa, baseada em lama e agua num tubo transparente.

Hoje, modelos como esse são conhecidos como Colunas de Winogradsky, são dispositivos simples para construir e representar um ambiente estratificado e representar visualmente diferentes modos e zonas de metabolismo microbiano. As colunas funcionam como clássicas demonstrações da diversidade metabólica procarionte.

Gradientes e Zonas

Os sedimentos naturais são cheios de microambientes que variam de acordo com importantes indicadores, como a incidência de luz ou a quantidade de oxigênio e água disponível. Uma coluna de Winogradsky tem o objetivo de ilustrar a diversidade microbiana encontrada em uma amostra de sedimentos, para isso, ela conta com uma gradiente de nutrientes e elementos que formam zonas ambientais distintas. Consequentemente, é possível encontrarmos uma variedade de capacidades metabólicas entre diferentes micro-organismos.

As zonas separam as comunidades de acordo com seu potencial metabólico. Por exemplo, os organismos presentes no topo da coluna dispõem de grandes quantidades de oxigênio, o que os permite alimentar a respiração celular. Sendo assim, o oxigênio torna-se, progressivamente, cada vez menos disponível aos organismos nas camadas mais profundas. Como resultado da variação de elementos-chave, micro-organismos adaptados a diferentes condições ocupam estratos que refletem seu metabolismo.

Quais metabolismos microbianos esperamos encontrar numa coluna? Qual é a relação entre cada tipo de metabolismo e os diferentes estratos (profundidades da coluna)?

No topo da coluna a água presente é abundante em oxigênio, dióxido de carbono e luz. Nesse estrato as cianobactérias são os principais organismos, elas são fotolitoautotróficas oxigenadas e na natureza formam colônias em superfícies aquáticas, onde a luz é incidente. Ainda na zona óxica da coluna encontramos decompositores, bactérias quimiorganoheterotróficas que obtém energia através de material orgânico morto.

Indo para o estrato subóxico, percebemos níveis menores de oxigênio, resultante da respiração dos micro-organismos superiores. No entanto podemos encontrar outros compostos reduzidos nessa zona (como ferro e enxofre com elétrons que podem ser transferidos em reações de óxido-redução), uma vez que o oxigênio é um forte aceitador de elétrons e está em presença menor.

Muitas espécies de bactérias oxidantes de ferro vivem em habitats na transição entre águas com presença e ausência de oxigênio. Abaixo dessas encontramos as bactérias púrpuras não sulfurosas, que obtém energia da luz, elétrons de fontes inorgânicas e carbono do CO2 (estão concentradas nessa zona por tolerarem mais oxigênio e menos sulfeto dos organismos que estão abaixo). Inferiormente, as bactérias sulfurosas púrpuras e verdes são capazes de oxidar compostos de enxofre reduzido, elas obtêm sua energia da luz e usam sulfeto de hidrogênio