Quando Kostas Konstantinidis provou que muitos micróbios – tal como as plantas e os animais – estão organizados em espécies, pôs em causa uma crença científica há muito existente
Os cientistas acreditavam que as bactérias, devido aos seus mecanismos únicos de intercâmbio genético e à vasta dimensão das suas populações globais, não formavam – nem podiam formar – espécies distintas.
A nova investigação de Konstantinidis e dos seus colaboradores desafia ainda mais esta noção, sugerindo que as bactérias não só formam espécies, como também mantêm espécies coesas através de um processo que é de certa forma “sexual”.
“A questão seguinte era saber como é que os micróbios individuais da mesma espécie mantêm a sua coesão. Por outras palavras, como é que as bactérias se mantêm semelhantes?” questionou Konstantinidis, Richard C. Tucker Professor na Escola de Engenharia Civil e Ambiental da Georgia Tech.
Pensa-se que as bactérias e outros micróbios evoluem principalmente através da fissão binária, ou seja, da reprodução assexuada, ao mesmo tempo que se envolvem em trocas genéticas pouco frequentes. Utilizando um novo método bioinformático para detetar a transferência de genes, juntamente com um novo conjunto de dados sobre o genoma completo, o investigador e uma equipa internacional testaram a sua hipótese sobre a forma de como as espécies surgem e se mantêm. Descobriram que as bactérias evoluem e formam espécies mais “sexualmente” do que se pensava anteriormente.
Para investigar a forma como as espécies microbianas mantêm as suas identidades distintas, a equipa analisou os genomas completos de micróbios de duas populações naturais. Recolheram e sequenciaram mais de 100 estirpes de Salinibacter ruber (um micróbio que adora sal) de salinas solares em Espanha. Depois, analisaram um conjunto de genomas de Escherichia coli previamente publicados, isolados de explorações pecuárias no Reino Unido. Compararam os genomas de micróbios estreitamente relacionados para ver como os genes estavam a ser trocados.
Descobriram que um processo chamado “recombinação homóloga” desempenha um papel importante na manutenção das espécies microbianas juntas. Esta ocorre quando os micróbios trocam ADN entre si e integram o novo ADN no seu genoma, substituindo o seu próprio ADN semelhante. Os investigadores observaram que a recombinação ocorre frequentemente e de forma aleatória em todo o genoma dos micróbios e não apenas em algumas regiões específicas.
“Isto pode ser fundamentalmente diferente da reprodução sexual em animais, plantas, fungos e organismos não bacterianos, onde o ADN é trocado durante a meiose, mas o resultado em termos de coesão das espécies pode ser semelhante. Esta troca constante de material genético actua como uma força coesiva, mantendo os membros da mesma espécie semelhantes”.
Os investigadores também observaram que os membros da mesma espécie têm mais probabilidades de trocar ADN entre si do que com membros de espécies diferentes, o que contribui ainda mais para as fronteiras distintas das espécies. “Este trabalho aborda um problema importante e de longa duração para a microbiologia que é relevante para muitas áreas de investigação. Ou seja, como definir as espécies e os mecanismos subjacentes à coesão das espécies”.
Esta investigação tem implicações em vários domínios, desde a ciência ambiental e a evolução até à medicina e saúde pública, e oferece conhecimentos valiosos para a identificação, modelação e regulação de organismos clinicamente ou ambientalmente importantes. A metodologia desenvolvida durante a investigação também fornece um conjunto de ferramentas moleculares para futuros estudos epidemiológicos e de micro-diversidade.
Esta investigação foi publicada na revista Nature Communications.
