Bactérias Estranhas que não Conseguem Viver Sozinhas Sugerem os Primeiros Passos para uma Vida Complexa

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Embora todas as bactérias existam como células únicas em algum momento de suas vidas, há uma exceção notável: as bactérias magnetotáticas multicelulares (BMM).

Uma Janela para a História Evolutiva

Encontradas em sedimentos ricos em sulfeto de um pântano salgado de maré em Massachusetts, essas BMM estão atraindo a atenção dos cientistas, pois podem oferecer pistas sobre a transição evolutiva de organismos unicelulares simples para formas de vida multicelulares mais complexas, como os humanos.

Enquanto outras bactérias podem formar agrupamentos de tempos em tempos, as BMM vivem exclusivamente juntas — a ponto de não poderem sobreviver se separadas de seu coletivo, uma estrutura conhecida como consórcio, que funciona como um superorganismo.

Esses consórcios formam uma esfera com um centro oco, muito semelhante ao formato de um blastocisto — o estágio inicial do desenvolvimento embrionário que se segue à fertilização de um óvulo pelo espermatozoide.

Imagem e desenho animado de microscopia eletrônica de um consórcio MMB. (George Schaible et al., PLOS Biology, 2024)

A semelhança visual com essa fase de transição do desenvolvimento, onde duas células com material genético distinto formam uma estrutura única e coesa, torna esse microrganismo ainda mais intrigante para os pesquisadores evolucionistas.

No entanto, diferentemente do blastocisto, cada célula em um consórcio de MMB é um organismo independente. Isso já era conhecido, mas os cientistas presumiam que essas células eram clones, pois se sincronizam para se replicar quando todo o consórcio se divide.

Um estudo liderado pelo microbiologista ambiental George Schaible, da Universidade Estadual de Montana, analisou os metagenomas de 22 consórcios de MMB e descobriu que as células não são idênticas. Essa diversidade genética permite que diferentes células desempenhem papéis distintos dentro do grupo, funcionando quase como órgãos de um corpo ou membros de uma sociedade, cada uma com suas funções específicas.

As MMB utilizam diversas fontes de carbono e energia, incluindo a transformação de sulfato em sulfeto de hidrogênio.

Crescimento Autotrófico e Heterotrófico

Os dados indicam que essas bactérias podem utilizar carbono inorgânico e orgânico, sugerindo que possuem modos de crescimento autotrófico e heterotrófico. Além disso, diferentes grupos de MMBs apresentam preferências variadas por tipos de carbono.

Acredita-se que essa capacidade de utilizar uma variedade de fontes de energia decorra da diversidade interna do consórcio, o que pode explicar por que as células são totalmente dependentes umas das outras para sobreviver.

De acordo com os pesquisadores, as células dentro de um consórcio apresentam taxas de absorção de substrato dramaticamente diferentes, indicando diferenciação metabólica entre elas, bem como variações na atividade de síntese proteica.

Assim como as comunidades humanas sobrevivem por meio de uma divisão de trabalho — com diferentes pessoas responsáveis ​​por diversas tarefas — os cientistas acreditam que os consórcios de MMBs adotam uma estratégia semelhante: uma “divisão de trabalho” no metabolismo. A diversidade genética e funcional encontrada no estudo corrobora fortemente essa teoria.

As constantes mudanças ambientais do pântano de maré onde essas bactérias vivem podem ter impulsionado a evolução dessa cooperação entre células geneticamente variadas, permitindo que o consórcio responda melhor aos desafios naturais.

Cooperação por meio do Compartilhamento de Recursos

Os autores sugerem que células individuais podem metabolizar substratos específicos, como o acetato, e compartilhar esses recursos com outras células através do espaço entre elas, possivelmente utilizando vesículas de membrana.

Eles concluem que modelos computacionais podem ajudar a entender melhor como essas redes metabólicas internas funcionam, dando mais suporte à ideia de que essa forma de vida primitiva já praticava algo essencial para organismos complexos: a cooperação especializada.

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