Perfil diferencial do micobioma aéreo capturado por Aeronave Não Tripulada em ambiente florestal e urbano

Abstract

Comunidades de microrganismos (microbiomas) habitam todos os ambientes da Terra, mas a maioria das espécies não pode ser cultivada em meios tradicionais, dificultando sua análise. O avanço das técnicas de Sequenciamento de Alto Rendimento (HTS) e bioinformática permitiram o desenvolvimento de abordagens independentes de cultivo, como o sequenciamento de amplicons, que viabiliza a análise de múltiplos microrganismos ao mesmo tempo, possibilitando uma descrição mais fidedigna dos microbiomas. Porém, o microbioma aéreo, especialmente sua fração fúngica (micobioma), ainda é pouco estudado devido à dificuldade na coleta,que envolve baixa biomassa microbiana, que exige a filtragem de muitos litros de ar por equipamentos pesados e de pouca mobilidade, limitando as possibilidades de altitude e locais de coleta. Portanto, é necessário desenvolver métodos de coleta de ar com equipamentos mais versáteis. Aqui, buscamos desenvolver e avaliar uma metodologia de coleta com dispositivo coletor de ar projetado para uso em drones para estudo do micobioma aéreo. Foram testadas duas versões do coletor (V1 e V2) e três meios de coleta: solução PBS e matrizes gelatinosas não nutritiva (ANN) e nutritiva (ALB). O coletor V1, baseado apenas em sucção passiva, foi testado acoplado ao drone a 20 e 50 metros de altitude. Já o coletor V2, acrescido de mecanismos de Sucção Ativa (MSA) e de Controle da Entrada de Ar (MCEA), foi avaliado apenas estaticamente ou acoplado a um carro, devido a problemas técnicos no uso com o drone. Esses dispositivos foram comparados a uma metodologia de coleta com bomba de sucção tradicional. As amostras coletadas nos diferentes experimentos realizados foram processadas para extração do DNA, que foi amplificado e sequenciado para análise da região ITS1. De modo geral, as amostras coletadas apresentaram baixa concentração de DNA (0 – 1 ng/μL), quando não pré-cultivadas em meio nutritivo. O coletor V1 demonstrou susceptibilidade à contaminação durante a coleta, como evidenciado pela presença de amplificação nas amostras de controle após a PCR. Em contraste, o MCEA implementado no coletor V2 foi eficaz na redução desse problema, com uma média de sete vezes menos colônias nas amostras do coletor V2 com o duto de ar fechado pelo MCEA. No entanto, o MSA, também incorporado ao V2, necessita de otimização, pois, quando testado isoladamente, não demonstrou eficiência na amostragem, como evidenciado pelas concentrações indetectáveis de DNA e ausência de amplificação nas amostras obtidas durante uma coleta estática e sem acoplamento ao drone. Quanto aos meios de coleta, o ANN foi mais eficiente do que o PBS em capturar microrganismos, provavelmente devido a sua superfície de contato 13 vezes maior que a proporcionada pela solução com PBS. A metodologia com bomba de sucção a vácuo mostrou eficácia limitada (concentração de DNA indetectável), e maior ocorrência de contaminação se comparada às amostras do coletor V2. Nesse sentido, somado ao meio ANN, o coletor V2, com as devidas otimizações necessárias, é promissor para a amostragem do micobioma aéreo .