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As bactérias — os organismos vivos mais pequenos do mundo — formam comunidades onde vivem juntos, contribuem com uma parte da propriedade e partilham interesses comuns.
O solo em redor das raízes de uma planta contém milhões de organismos que interagem constantemente — muitos indivíduos ocupados para serem estudados de uma só vez, apesar da importância de compreender como os micróbios se misturam.
Num novo estudo, investigadores da Universidade de Wisconsin-Madison aprenderam que um modelo drasticamente reduzido de uma comunidade microbiana torna possível observar algumas das interações complexas.
Ao fazê-lo, descobriram um ator-chave na comunicação microbiana: a presença ou ausência de um composto antibiótico produzido por um dos membros da comunidade afetou o comportamento dos outros dois membros.
Pouco se compreende sobre como os micróbios individuais interagem uns com os outros em comunidades, mas esse conhecimento tem uma promessa incrível.
Por exemplo, a bactéria Bacillus cereus pode proteger as plantas, produzindo um antibiótico que dissuade o agente patogénico que provoca o “amortecimento”, uma doença que mata as plantas e é dispendiosa para os agricultores.
Mas os agentes biocontroladores como B. cereus nem sempre são eficazes. Por vezes as plantas tratadas com B. cereus florescem, outras vezes não — e os investigadores estão a tentar compreender porquê.
“As bactérias não vivem isoladas“, sublinha Amanda Hurley, autora principal do novo estudo, publicado na revista científica mBio e citada pela Phys Org.
“Se pudéssemos descobrir como as interações entre espécies mudam na presença de múltiplas espécies, poderíamos começar a compreender as tendências de comunicação de comunidades microbianas inteiras. Usando a química ou a genética poderíamos interromper certas conversas e amplificar outras, levando a microbiomas que interagem com os seus ambientes de forma mais positiva e previsível, quer se trate de seres humanos, culturas ou do próprio solo”, acrescenta a investigadora.
Decifrar as interações entre microrganismos poderia ajudar na criação de um ambiente mais favorável a Bacillus cereus. Hurley e os co-autores Marc Chevrette, professor na Universidade da Florida, e Natalia Rosario-Melendez, estudante de pós-graduação no laboratório de Handelsman, focaram-se em descodificar e traduzir as conversas químicas.
O grupo criou um sistema modelo composto por três espécies — Fllavobacterium johnsoniae e Pseudomonas koreensis — que foram isoladas com B. cereus a partir de raízes de soja cultivadas no campo, a que deram o nome de “The Hitchhikers of the Rhizosphere” ou THOR.
As bactérias comunicam frequentemente através da química. Manipulando a química através de genes e produtos químicos poderia mudar a conversa e fazer Bacillus cereus sentir-se bem-vindo nas raízes das plantas.
Os investigadores construíram perfis dos organismos THOR usando o seu mRNA, moléculas produzidas quando um gene é expresso. Em cada combinação de bactérias THOR, os investigadores procuraram diferenças na expressão dos genes.
Os organismos THOR responderam uns aos outros de forma diferente em cada combinação, e quando as três espécies estavam juntas, começaram a acontecer coisas novas que não aconteceram em nenhum dos pares ou condições únicas.
Na comunidade THOR, a expressão genética foi dominada por interações com um membro, P. koreensis. Os resultados foram mediados pela presença da koreenceine antibiótica — o martelo metafórico de THOR.
Esta molécula parece afetar a expressão e interação de milhares de genes. Segundo os investigadores, determinar a forma como a koreenceine regula os genes da comunidade será uma rampa de lançamento para investigação mais aprofundada.
O estudo confirma a ideia inicial do Handelsman, de que vale a pena investigar as comunidades, porque a atividade não é apenas a soma dos membros, sendo que tamém reflete as propriedades da comunidade.
“Tradicionalmente, as pessoas só olham para um único organismo. O que torna o nosso estudo diferente é que olhamos para a comunidade”, realça Chevrette.
“As comunidades são diferentes. Há algo único numa comunidade que a torna diferente da soma das suas partes. A utilização da simplicidade dos modelos microbiológicos pode ajudar-nos com o desafio de compreender os micróbios em comunidades complexas, e como podem ser alterados para melhorar a saúde humana, ambiental, e agrícola”, conclui o investigador.
