COLUNA DE WINOGRADSKY

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA

CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE

DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA

MBI 150 – MICROBIOLOGIA DO SOLO

Prof. Maurício Dutra Costa

A coluna de Winogradsky

A coluna de Winogradsky, assim denominada em homenagem ao microbiologista russo Sergei Winogradsky, consiste de um ecossistema modelo usado no estudo de microrganismos aquáticos e sedimentares. A coluna promove o desenvolvimento de populações bacterianas fotossintéticas que utilizam o sulfeto de hidrogênio como doador de elétrons durante o metabolismo fotoautotrófico. A coluna de Winogradsky consiste de uma camada de lama ou sedimento acondicionada em um cilindro de vidro ou plástico. A altura da coluna permite o desenvolvimento de uma zona aeróbica à superfície e de regiões microaerofílicas e anóxicas nas camadas subsuperficiais. A coluna é exposta à luz de modo a favorecer o desenvolvimento de várias populações fotossintéticas a diferentes profundidades da camada de sedimento. A lama ou sedimento é enriquecida com substratos de carbono orgânico, sulfetos e sulfatos, permitindo o desenvolvimento de várias populações heterotróficas e fotoautotróficas, a exemplo das bactérias do enxofre anaeróbicas, fotossintéticas. Embora muitas variações da coluna sejam possíveis, a montagem tradicional é realizada dispondo-se o sedimento, a fonte de carbono orgânico (papel picado), o CaSO4 e o CaCO3 no fundo do cilindro ou proveta, com a adição de uma sobrecamada de areia clara e, finalmente, água.

Em decorrência do crescimento de algas e cianobactérias na superfície aeróbica, a porção superior da coluna adquire tipicamente a coloração esverdeada. O crescimento desses microrganismos, os quais realizam a fotossíntese oxigênica, sustém a zona aeróbica superficial, onde muitas bactérias aeróbicas heterotróficas e fungos irão se desenvolver. A camada de água imediatamente acima do sedimento apresenta concentrações de oxigênio reduzidas e recebe, também, parte do H2S que se desprende do sedimento. Esta região é ideal para o crescimento de espécies bacterianas microaerofílicas, oxidantes do sulfeto, pertencentes aos gêneros Beggiatoa e Thiothrix, cujo crescimento é tipicamente filamentoso e de coloração cinza. Os tiobacilos sensíveis à acidez, a exemplo do Thiobacillus thioparus, também crescem nessa região. A porção superior da camada de areia torna-se marrom-avermelhada em decorrência do crescimento de bactérias foto-heterotróficas não-sulfurosas (Rhodospirillaceae). Abaixo dessa camada, o aparecimento de uma zona violeta avermelhada indica o crescimento de bactérias do enxofre púrpuras (Chromatiaceae e Ectothiorhodospiraceae). Ainda em camadas mais inferiores, uma região de coloração verde irá se formar, indicando o crescimento das bactérias do enxofre verdes (Chlorobiaceae). As zonas de coloração intensamente pretas, que se estendem a partir do fundo da coluna para cima, indicam a atividade de bactérias redutoras do sulfato (Desulfovibrio, desulfotomaculum etc). A coloração preta é decorrente da precipitação de sulfetos metálicos, principalmente do sulfeto de ferro (FeS).

Os sulfetos produzidos pelo metabolismo das bactérias redutoras do sulfato são usados pelas populações de bactérias do enxofre verdes e púrpuras, as quais são anaeróbicas e fotossintéticas.

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