- Quem foi Sergei Winogradsky?
- Qual é a coluna Winogradsky?
- O que acontece na coluna?
- Zoneamento da coluna Winogradsky
- Zona anaeróbica
- Zona aeróbica
- Formulários
- Referências
A coluna Winogradsky é um aparelho utilizado para o cultivo de diferentes tipos de microrganismos. Foi criado pelo microbiologista russo Sergei Winogradsky. O crescimento dos microrganismos será estratificado ao longo da coluna.
A estratificação é realizada com base nas necessidades nutricionais e ambientais de cada grupo de organismos. Para isso, diferentes tipos de nutrientes e fontes de energia são fornecidos ao aparelho.
Coluna Winogradsky. Retirado e editado de: UPVD-BioEcoL3-2010, do Wikimedia Commons.
A coluna é um meio de cultura enriquecido, onde crescerão microrganismos de diferentes grupos. Após um período de maturação que pode durar de várias semanas a vários meses, esses microrganismos estarão disponíveis em microhabitats específicos.
Os microhabitats criados vão depender do material usado e das inter-relações entre os organismos que se desenvolvem.
Quem foi Sergei Winogradsky?
Sergey Winogradsky (1856-1953), o criador da coluna que leva seu nome, foi um microbiologista russo nascido em Kiev, atual capital da Ucrânia. Além de microbiologista, também era especialista em ecologia e estudo de solos.
Seu trabalho com microrganismos dependentes de enxofre e processos biogeoquímicos de nitrogênio lhe deram grande renome. Ele descreveu vários novos microorganismos, incluindo os gêneros Nitrosomona e Nitrobacter. Ele também foi o descobridor da quimiossíntese.
Entre os muitos reconhecimentos recebidos por este microbiologista está a nomeação de membro honorário da Sociedade de Ciências Naturais de Moscou.
Ele também foi membro da Academia Francesa de Ciências. Em 1935 ele recebeu a Medalha Leeuwenhoek, um reconhecimento concedido pela Real Academia Holandesa de Artes e Ciências. Ele foi convidado pelo próprio Louis Pasteur para ser Chefe de Microbiologia no Instituto Pasteur.
Qual é a coluna Winogradsky?
Este dispositivo nada mais é do que um cilindro de vidro ou plástico contendo diferentes materiais. O cilindro é preenchido até um terço de sua capacidade com lodo ou lama rica em matéria orgânica.
Posteriormente, adiciona-se celulose e qualquer outra matéria orgânica, que servirá como fonte de carbono orgânico. Como fonte de enxofre, sulfato de cálcio é adicionado e carbonato de cálcio é adicionado para manter o equilíbrio do pH. A coluna é completada com água de rio, lago, poço, etc.
O dispositivo deve então ser amadurecido ou incubado sob a luz solar ou luz artificial por um período de algumas semanas a alguns meses. Após esse tempo, a coluna vertebral estabiliza e microhabitats bem definidos são estabelecidos. Em cada microhabitat, microorganismos específicos se desenvolverão de acordo com suas necessidades particulares.
O que acontece na coluna?
Os primeiros microrganismos a colonizar a coluna passarão a usar os elementos da coluna e liberar gases e outras substâncias que irão inibir ou favorecer o desenvolvimento de outras espécies.
Com o passar do tempo, a atividade de microrganismos e processos abióticos produzirá gradientes químicos e ambientais ao longo da coluna. Graças a isso, vários nichos serão gerados para o crescimento microbiano.
Ao permitir que esta coluna amadureça ou incube sob a luz do sol ou luz artificial por semanas ou meses, gradientes de oxigênio e sulfetos são formados.
Isso permite o desenvolvimento de um ecossistema microbiano estruturado com uma ampla variedade de microhabitats. Dessa forma, todos os processos que permitem a manutenção dos ciclos de nutrientes ocorrem na coluna.
A parte superior da coluna, em contato com o ar, será a mais rica em oxigênio, que se difundirá lentamente para baixo.
Ao mesmo tempo, os produtos gerados na parte inferior da coluna, produto da degradação da celulose e do sulfeto de hidrogênio, se difundirão verticalmente para cima.
Zoneamento da coluna Winogradsky
Zona anaeróbica
A geração e difusão de metabólitos microbianos, devido aos diversos gradientes químicos, dá origem a uma distribuição de grupos de organismos de acordo com suas necessidades.
Essa distribuição é semelhante à estabelecida na natureza. Dessa forma, a coluna Winogradsky simula a distribuição microbiana vertical encontrada em lagos, lagoas, entre outros.
A parte inferior da coluna é completamente desprovida de oxigênio e, em vez disso, é rica em sulfeto de hidrogênio. Nesta área, bactérias anaeróbias como o Clostridium degradam a celulose. Produto desta degradação, ácidos orgânicos, álcoois e hidrogênio são obtidos.
Os metabólitos produzidos por Clostridium servem como substrato para espécies redutoras de sulfato, por exemplo, Desulfovibrio. Estes, por sua vez, usam sulfatos ou outras formas de enxofre parcialmente oxidado.
Como produto final, eles liberam sulfeto de hidrogênio e são responsáveis pelas altas concentrações desse gás na base da coluna.
A presença de bactérias redutoras de sulfato na coluna é mostrada como áreas escuras na base da coluna. Acima da banda basal, aparecem duas bandas rasas, com espécies que utilizam o sulfeto de hidrogênio produzido na banda inferior. Essas duas bandas são dominadas por bactérias fotossintéticas anaeróbicas.
A mais basal dessas bandas contém a bactéria sulfurosa verde (clorobio). A próxima banda é dominada pelas bactérias sulfurosas roxas do gênero Chromatium. Perto dessas bandas, aparecem bactérias que reduzem o ferro, como Gallionella, Bacillus ou Pseudomonas.
Bactéria verde de enxofre (Chlorobiaceae) na parte inferior de uma coluna Winogradsky. Fotografia de: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. Tirada e editada de:
Zona aeróbica
Um pouco mais acima na coluna, o oxigênio começa a aparecer, mas em concentrações muito baixas. Esta área é chamada de microaerofílica.
Aqui, bactérias como Rhodospirillum e Rhodopseudomonas se aproveitam do escasso oxigênio disponível. O sulfeto de hidrogênio inibe o crescimento dessas bactérias microaerofílicas.
A zona aeróbia é dividida em duas camadas:
- O mais básico deles, representado pela interface lama-água.
- A área externa é composta pela coluna d'água.
Bactérias de gêneros como Beggiatoa e Thiothrix se desenvolvem na interface lama-água. Essas bactérias podem oxidar o enxofre proveniente das camadas inferiores.
A coluna d'água, por sua vez, é colonizada por uma grande diversidade de organismos, incluindo cianobactérias, fungos e diatomáceas.
Formulários
-A coluna de Winogradsky tem vários usos, entre os mais frequentes estão:
-Investigar a diversidade metabólica microbiana.
-Estudar sucessões ecológicas.
-Enriquecimento ou isolamento de novas bactérias.
-Testes de biorremediação.
-Geração de biohidrogênio.
-Estudar as influências dos fatores ambientais na estrutura e dinâmica da comunidade microbiana e bacteriófagos associados.
Referências
- DC Anderson, RV Hairston (1999). A coluna Winogradsky e biofilmes: modelos para o ensino do ciclo e sucessão de nutrientes em um ecossistema. O Professor Americano de Biologia.
- DJ Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Distribuição temporal e espacial da comunidade microbiana de colunas Winogradsky. PLOS ONE.
- JP López (2008). A coluna Winogradsky. Um exemplo de microbiologia básica em um laboratório de ensino médio. Revista Eureka sobre Ensino e Divulgação de Ciências.
- Sergei Winogradsky. Na Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
- ML de Sousa, PB de Moraes, PRM Lopes, RN Montagnolli, DF de Angelis, ED Bidoia (2012). Corante têxtil tratado fotoeletroliticamente e monitorado por colunas Winogradsky. Ciência da Engenharia Ambiental.
- Coluna Winogradsky. Na Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.