Os micro-organismos desempenham um papel central nos ciclos biogeoquímicos marinhos. A arqueias oxidante de amônia (classe Nitrososphaeria), um grupo quimiolitoautotrófico que compreende vários táxons da classe Nitrososphaeria, pode realizar a primeira etapa da nitrificação enquanto fixa carbono inorgânico, portanto, um grupo chave nos ciclos do nitrogênio e do carbono. A maioria das espécies de Nitrososphaeria não são cultivadas e apenas algumas são isoladas. Estudos recentes indicam a importância desses organismos para o ambiente marinho, mas nosso conhecimento ainda é muito limitado e há escassez de informações disponíveis sobre a diversidade e ecologia desses micro-organismos para o Oceano Atlântico Sul. Este trabalho estudou as arqueias oxidantes de amônia na Bacia de Santos (Atlântico Sudoeste). Para avaliar a diversidade e distribuição deste grupo foi utilizado um conjunto de dados composicionais da região V4 do gene 16S rRNA de 94 amostras de sedimentos e 175 de água das zonas neríticas e oceânicas da bacia. No sequenciamento do gene 16S rRNA, a classe Nitrososphaeria representou até 50% e 20% das comunidades microbianas em amostras de água e sedimento, respectivamente. No sistema bentônico, a ordem Nitrosopumilales apresentou os maiores índices de riqueza, diversidade e abundância na região do talude. No sistema pelágico, a ordem Nitrosopumilales apresentou os maiores índices de riqueza, diversidade e abundância na zona mesopelágica. Com intuito de obter cultura de arqueias oxidantes de amônia, foram realizadas culturas de enriquecimento. Após sucessivos repiques e optimização das condições, foram obtidas culturas com 63% de grupos da família Nitrosopumilaceae, além de presença de bactérias da família Nitrosomonadaceae (4%). Bactérias oxidantes de nitrito da família Nitrospiraceae também estavam presentes na cultura, representando 2% da comunidade. Empregando a análise de PCR quantitativo, os tratamentos com a adição de antibiótico e a incubação à 20ºC favoreceram o enriquecimento. Na curva de crescimento foi observado o consumo de amônio concomitantemente ao aumento da concentração de nitrato. Com análise do metagenoma foi recuperado um genoma de arqueia, classificado no gênero Nitrosarchaeum, família Nitrosopumilaceae. Esse genoma apresentou genes relacionados a oxidação de amônia, a fixação de carbono, ao metabolismo do carbono e biossíntese de cofatores e vitaminas. Por meio da genômica comparativa, a pesquisa apresentou características que diferem a arqueia cultivada dos genomas usados como referência. Os resultados obtidos neste trabalho indicam resultados promissores para o primeiro cultivo de arqueia oxidante de amônia do Atlântico Sudoeste e o primeiro passo para a caracterização desse grupo-chave na Bacia de Santos.

Microorganisms play a central role in the marine biogeochemical cycles. The ammonia-oxidizing archaea, a chemolithoautotrophic group comprising several taxa from the class Nitrososphaeria, can carry out the first step of nitrification while fixing inorganic carbon, thus a key player in the nitrogen and carbon cycles. Most Nitrososphaeria species are uncultivated, and only few have been isolated. Recent studies have indicated the importance of these organisms to the marine environment, but our knowledge is still very limited and scarce information is available about of these microorganisms diversity and ecology in the Southwest Atlantic Ocean. This research studied the ammonia-oxidizing archaea in the Santos Basin (South West Atlantic). A compositional dataset of the V4 region of the 16S rRNA enabled to evaluate the diversity and distribution of the ammonia-oxidizing archaea from 94 sediment and 175 water samples from neritic and oceanic zones of the basin. In the 16S rRNA gene sequencing, the class Nitrososphaeria accounted for up to 50% and 20% of the communities in sediment and water samples, respectively. In the marine sediment, the Nitrosopumilales order presented the highest richness, diversity and abundance indices of in the slope region. In water samples, the Nitrosopumilales order presented the highest richness, diversity and abundance indices in the mesopelagic zone. Applying culture methods enabled to obtain a culture highly enriched with ammonia oxidizing archaea from the family Nitrosopumilaceae (63%), in addition to ammonia oxidizing bacteria from the family Nitrosomonadaceae (4%). Nitrite-oxidizing bacteria of the genus Nitrospira was also present in the culture and represented 2% of the community. Treatments with the addition of antibiotics and incubation at 20ºC tended to favour AOA enrichment. Along with the growth curve, the consumption of ammonium happened concomitantly with the increase in the concentration of nitrate. The analysis on metagenome recovered an archaeal genome, classified under Nitrosarchaeum genus, Family Nitrsopumilaceae. This genome showed genes related to nitrogen and carbon metabolism and biosynthesis of cofactors and vitamins. This study provides a successful enrichment Nitrosopumilaceae family to be first ammonia-oxidizing archaea cultivated from the South West Atlantic. This result is the first step on the characterization of this key group in the Santos Basin.