O Mundo Oculto dos Fungos Aspergillus
Explorando os papéis e impactos dos fungos Aspergillus no mundo.
Olivia L. Riedling, Kyle T. David, Antonis Rokas
― 9 min ler
Índice
- Um Grupo Diversificado de Fungos
- Distribuição e Habitats
- Objetivo da Pesquisa
- Hotspots de Riqueza de Espécies
- Biomas e Classes Climáticas
- Influências Ambientais na Riqueza de Espécies
- Variabilidade nas Faixas das Espécies
- Faixas Sobrepostas Entre Espécies
- Drivers Ambientais
- Respostas às Mudanças Climáticas
- Patógenos Maiores e Menores
- Implicações para Pesquisas Futuras
- Conclusão
- Fonte original
Aspergillus é um grupo grande de fungos que você pode encontrar quase em todo lugar na Terra. Eles são um tipo de fungo filamentoso, ou seja, têm estruturas longas e parecidas com fios. Esse grupo inclui cerca de 450 espécies diferentes. Você pode encontrá-los em lugares como solo, ar e até em água. Alguns gostam de frio no Ártico, enquanto outros vivem em plantas ou até dentro de animais.
Esses fungos desempenham papéis importantes na nossa vida. Algumas espécies de Aspergillus são usadas na medicina para fazer remédios que abaixam o colesterol, enquanto outras são usadas na produção de alimentos para fermentar produtos como molho de soja. Eles também são usados na indústria de cosméticos! Mas nem todas as espécies de Aspergillus são legais. Algumas podem estragar alimentos, causar doenças em plantas e até levar a problemas de saúde em humanos e animais.
Um Grupo Diversificado de Fungos
O grupo Aspergillus é conhecido pela sua ampla variedade de estilos de vida. Algumas espécies de Aspergillus se alimentam de matéria orgânica morta, enquanto outras vivem dentro de plantas saudáveis. Algumas podem até causar doenças em plantas, animais e humanos. Por exemplo, Aspergillus niger e Aspergillus flavus são frequentemente encontrados em produtos agrícolas estragados, como nozes e frutas. Alguns desses fungos produzem substâncias nocivas conhecidas como Micotoxinas, que podem ser muito ruins para a saúde.
As espécies de Aspergillus podem causar doenças em humanos, conhecidas como aspergilose. Essa infecção pode aparecer em várias partes do corpo, como pulmões e pele. Todo ano, afeta mais de um milhão de pessoas ao redor do mundo. Uma das formas mais perigosas dessa infecção é chamada de aspergilose invasiva, que é causada principalmente por Aspergillus fumigatus e algumas outras.
Distribuição e Habitats
As espécies de Aspergillus são encontradas em muitos ambientes diferentes, o que as torna bastante adaptáveis. Pesquisas mostraram que existem padrões relacionados ao clima que afetam sua distribuição. Por exemplo, alguns estudos analisaram como a temperatura e a chuva influenciam onde esses fungos prosperam. No entanto, os padrões gerais de onde as espécies de Aspergillus são encontradas globalmente ainda não são totalmente compreendidos.
Vários bancos de dados foram criados para coletar informações sobre diferentes fungos, incluindo Aspergillus. Esses bancos de dados ajudam os cientistas a estudar onde esses fungos estão localizados e como se relacionam com fatores ambientais. Usando algoritmos preditivos, os pesquisadores podem estimar onde diferentes espécies de Aspergillus podem ser encontradas com base em dados climáticos.
Objetivo da Pesquisa
O objetivo da pesquisa recente foi analisar a distribuição geográfica e a diversidade das espécies de Aspergillus que são importantes para a medicina e a biotecnologia. Estudando 30.542 registros de onde 176 espécies foram encontradas, os pesquisadores queriam entender melhor como essas espécies estão espalhadas em diferentes ambientes.
Além disso, eles combinaram esses dados com modelos climáticos futuros para ver como as mudanças climáticas poderiam impactar a distribuição das espécies de Aspergillus. As descobertas visam destacar quais fatores influenciam onde as espécies de Aspergillus podem viver e como elas podem responder às mudanças climáticas.
Riqueza de Espécies
Hotspots deAo analisar onde as espécies de Aspergillus são mais abundantes, os pesquisadores descobriram que as áreas mais ricas costumam ser quentes, úmidas e em florestas temperadas. Eles mapearam os dados coletados de diferentes locais, revelando que os hotspots de alta riqueza estão em lugares como o sudeste da Europa e o sudeste da Ásia.
Curiosamente, áreas com muitas espécies costumavam ser encontradas em regiões conhecidas por sua biodiversidade e temperaturas estáveis. Outras regiões, como partes dos Estados Unidos e Austrália, mostraram riqueza moderada de espécies, o que pode ser devido a mudanças sazonais mais significativas no clima.
Para checar possíveis vieses de amostragem, os pesquisadores compararam o número de amostras coletadas de cada área com a riqueza de espécies prevista. Algumas áreas foram previstas para ter alta riqueza de espécies, mesmo com relativamente poucas amostras coletadas. Isso sugere que os pesquisadores podem ter deixado de lado algumas áreas ricas em espécies.
Biomas e Classes Climáticas
As espécies de Aspergillus estão espalhadas por 15 biomas diferentes, com as florestas mediterrâneas sendo as mais ricas em termos de espécies. Esse bioma inclui regiões como Califórnia e sul da África, caracterizadas por verões quentes e secos e invernos frescos e úmidos.
A pesquisa também analisou a riqueza média de espécies em diferentes classes climáticas. Surpreendentemente, o estudo encontrou que a riqueza de espécies era maior em áreas temperadas. Essa descoberta é contrária ao padrão usual visto em muitas plantas e animais, que geralmente prosperam em regiões tropicais.
Influências Ambientais na Riqueza de Espécies
Para entender melhor o que influencia a abundância de Aspergillus, os pesquisadores examinaram vários fatores ecológicos. A análise apontou certas zonas ambientais, tipos de solo e vegetação como contribuintes significativos para uma maior riqueza de espécies.
Eles também notaram que as atividades humanas impactam esses fungos. Áreas com maior influência humana podem oferecer novas oportunidades para o Aspergillus prosperar, seja de forma positiva ou negativa. A pesquisa sugere que tanto mudanças naturais quanto induzidas pelo homem moldam onde esses fungos podem viver.
Variabilidade nas Faixas das Espécies
Os pesquisadores descobriram que há muita variação nas faixas de diferentes espécies de Aspergillus. Em média, cada espécie ocupa cerca de 2% das regiões globais, com algumas tendo faixas maiores enquanto outras ficam em ambientes específicos.
Por exemplo, Aspergillus sigurros e Aspergillus flocculosus tinham as maiores faixas previstas, enquanto espécies como Aspergillus lucknowensis permaneciam em áreas menores e localizadas.
Essa variação levanta a questão de saber se o número de registros de ocorrência nos dados de treinamento está relacionado ao tamanho das faixas das espécies. A análise mostrou uma correlação negativa fraca, o que significa que espécies com menos registros podem ter faixas maiores, mas esse efeito é menor comparado aos fatores ecológicos.
Faixas Sobrepostas Entre Espécies
Dado que muitas espécies de Aspergillus compartilham habitats, os pesquisadores queriam descobrir quanto suas faixas se sobrepõem. Calculando o Índice de Jaccard, uma medida de similaridade, eles analisaram com que frequência as espécies viviam nas mesmas áreas.
A maioria das espécies mostrou sobreposição limitada, com poucos pares tendo faixas significativamente compartilhadas. Essa baixa sobreposição pode ser devido à competição por recursos, levando a menos espécies a existirem nos mesmos lugares.
Drivers Ambientais
O estudo também investigou os fatores ambientais que impulsionam as distribuições de Aspergillus. Algumas das variáveis mais importantes incluíram classificações climáticas, zonas ecoflorísticas e impacto humano. Essas descobertas sugerem que variações no clima, vegetação e solo desempenham um papel crucial em determinar onde as espécies de Aspergillus podem prosperar.
Respostas às Mudanças Climáticas
Com as mudanças climáticas se aproximando, os pesquisadores se propuseram a prever como as espécies de Aspergillus podem responder. Refinando seus modelos, eles queriam ver como as temperaturas e condições em mudança afetam a distribuição desses fungos ao longo do tempo.
Surpreendentemente, muitas espécies devem experimentar uma queda em suas faixas em vários cenários climáticos, com algumas mostrando possíveis expansões, embora essas possam ser marginais. Essa variabilidade indica que cada espécie reage de forma diferente às mudanças climáticas, com algumas se adaptando melhor que outras.
Patógenos Maiores e Menores
Enquanto investigavam o impacto das mudanças climáticas, os pesquisadores focaram em patógenos maiores, como Aspergillus fumigatus e Aspergillus flavus. As descobertas sugeriram que as faixas desses patógenos maiores podem diminuir ligeiramente ao longo do tempo, especialmente sob condições severas de mudança climática.
Por outro lado, vários patógenos menores pareciam ter um declínio mais consistente em suas faixas previstas. Os resultados indicam que, mesmo que algumas espécies estejam previstas para mudar sua distribuição, as áreas gerais que ocupam podem permanecer relativamente estáveis.
Implicações para Pesquisas Futuras
O estudo sobre as distribuições de Aspergillus tem várias implicações importantes para pesquisas futuras. À medida que as condições climáticas mudam, entender como esses fungos evoluem e se adaptam aos seus ambientes será crucial. Essas informações podem ajudar a prever riscos potenciais à saúde, especialmente à medida que alguns fungos que prosperam em climas mais quentes podem se tornar mais proeminentes.
A suposição de que as espécies continuarão ocupando os mesmos nichos ecológicos pode não se sustentar se elas se adaptarem em resposta a mudanças ambientais. Observações em outros fungos mostram que eles podem adquirir mutações rapidamente para crescer em temperaturas mais altas.
Conclusão
Em resumo, as espécies de Aspergillus são um grupo altamente diversificado e adaptável de fungos encontrados em todo o mundo. Seus papéis nas indústrias e ecossistemas são significativos, mas também representam riscos para a saúde e a agricultura. A pesquisa sobre suas distribuições revelou padrões de biodiversidade que desviam das expectativas tradicionais, destacando a necessidade de mais estudos, especialmente à medida que as mudanças climáticas impactam nosso mundo.
Os fungos podem não ser a primeira coisa que vem à mente quando você pensa nas maravilhas da natureza, mas eles merecem tanta atenção quanto animais e plantas mais carismáticos. Então, da próxima vez que você encontrar um cogumelo, lembre-se de que não é apenas uma tampa bonita; pode pertencer ao fascinante mundo do Aspergillus!
Título: Global patterns of species diversity and distribution in the biomedically and biotechnologically important fungal genus Aspergillus
Resumo: Aspergillus fungi are key producers of pharmaceuticals, enzymes, and food products and exhibit diverse lifestyles, ranging from saprophytes to opportunistic pathogens. To improve understanding of Aspergillus species diversity, identify key environmental factors influencing their geographic distributions, and estimate the impact of future climate change, we trained a random forest machine learning classifier on 30,542 terrestrial occurrence records for 176 species ([~]40% of known species in the genus) and 96 environmental variables. We found that regions with high species diversity are concentrated in temperate forests, which suggests that areas with mild seasonal variation may serve as diversity hotspots. Species range estimates revealed extensive variability, both within and across taxonomic sections; while some species are cosmopolitan, others have more restricted ranges. Furthermore, range overlap between species is generally low. The top predictors of mean species richness were the index of cumulative human impact and five bioclimatic factors, such as temperature and temperate vs non-temperate ecoregions. Our future climate analyses revealed considerable variation in species range estimates in response to changing climates; some species ranges are predicted to expand (e.g., the food spoilage and mycotoxin-producing Aspergillus versicolor), and others are predicted to contract or remain stable. Notably, the predicted range of the major pathogen Aspergillus fumigatus was predicted to decrease in response to climate change, whereas the range of the major pathogen Aspergillus flavus was predicted to increase and gradually decrease. Our findings reveal how both natural and human factors influence Aspergillus species ranges and highlight their ecological diversity, including the diversity of their responses to changing climates, which is of relevance to pathogen and mycotoxin risk assessment.
Autores: Olivia L. Riedling, Kyle T. David, Antonis Rokas
Última atualização: 2024-12-03 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626055
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626055.full.pdf
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