Ankur Dalia et al / Indiana University
As bactérias são seres complicados: evoluem rapidamente, desenvolvem resistência aos antibióticos e, por isso, tornam-se cada vez mais difíceis de lidar. Agora, e pela primeira vez, cientistas conseguiram observar um dos mecanismos utilizados na rápida evolução bacteriana.
Duas bactérias cholerae bacteria – o patogénico responsável pela cólera – estão colocadas num microscópio a brilhar sobre verde vívido. Enquanto as bactérias estão em observação, uma gavilha – parede fina da bactéria – sai de uma das bactérias, agarrando um pedaço de ADN e levando-o de volta para o seu corpo.
Este apêndice, que permite que a bactéria resgate ADN, é chamado de pilus. E o processo pelo qual as bactérias incorporam novo material genético de um organismo diferente no seu próprio ADN é apelidado de transferência horizontal de genes.
Esta é a primeira vez que os cientistas observam diretamente uma bactéria a usar um pilus para realizar uma transferência genética. Este mecanismo tem sido alvo de várias hipóteses durante décadas.
“A transferência horizontal de genes é um método importante que as bactérias usam para deslocar a resistência a antibióticos entre espécies, mas o processo nunca tinha sido observado antes, já que as estruturas envolvidas são incrivelmente pequenas“, disse o biólogo Ankur Dalia, da Universidade de Indiana, em Bloomington.
“É importante compreender este processo. Quanto mais soubermos sobre como as bactérias partilham ADN, maiores serão as possibilidades de impedirmos que isso aconteça”.
A forma exata como as bactérias usavam os seus pili para capturar ADN era ainda vaga, principalmente pelas pequenas escalas envolvidas neste fenómeno. Um pilus é cerca de 10.000 vezes mais fino que um cabelo humano, sendo muito mais difícil de observar.
A equipa de cientistas desenvolveu um novo método, no qual pintaram o ADN e os pili com corante fluorescente – razão pela qual as bactérias brilham com uma luz verde misteriosa. Quando colocaram o kit completo no microscópio, conseguiram ver o processo com os próprios olhos pela primeira vez.
No vídeo acima apresentado é possível ver o fenómeno da transferência de genes. Na imagem da direta, vemos a bactéria sem qualquer corante. Já na da esquerda, quando o corante é colocado, é possível ver o pilus da bactéria a “roubar” ADN vizinho.
O pilus projetava uma linha através dos poros da parede da célula para prender um pedaço de ADN e, depois, voltava para o corpo da célula com precisão. “É como enfiar uma agulha”, explicou a bióloga Courtney Ellison.
“O tamanho do buraco na membrana externa é quase a largura exata de uma hélice de ADN dobrada ao meio, o que é muito provável tendo em conta o que está prestes a atravessá-la. Se não houvesse um pilus para guiar o processo, a probabilidade de o ADN atingir o poro no ângulo certo para permitir a passagem para a célula era quase zero“.
A resistência a antibióticos pode ser transferida entre bactérias de diversas formas – e também existem diversos mecanismos de transferência horizontal de material genético. A captação de ADN do ambiente circundante é chamada de transformação.
Quando as bactérias morrem, abrem-se e libertam o seu ADN. Imediatamente a seguir, outras bactérias podem recolher e incorporar este ADN. Se a bactéria morta tiver resistência a antibióticos, a bactéria que captura o material genética passa também a desenvolver essa resistência, transmitindo-a depois para os seus descendentes.
Desta forma, a resistência pode espalhar-se de forma extremamente rápida para uma população. Segundo o CDC, centro norte-americano de controlo de doenças contagiosas, pelos menos 23.000 pessoas morreram por resistência a antibióticos nos EUA.
Ao descobrir os mecanismos exatos que as bactérias usam para espalhar a resistência a antibióticos, os cientistas esperam ser capazes de descobrir formas de prevenir esta resistência. O passo seguinte passa por descobrir como é que os pili entram no ADN exatamente pelo lugar certo – especialmente porque a proteína envolvida no processo parece interagir com o ADN duma forma nunca antes vista.
Os cientistas esperam ainda utilizar o método de aplicação de corante fluorescente para observar outras funções do pilus. “Estes são realmente apêndices versáteis“, disse Dalia, acrescentando que “este método inventado na IU está a abrir o nosso conhecimento básico sobre todo um conjunto de funções bacterianas”.
O estudo foi publicado na revista Nature Microbiology, no passado dia 11 de junho.
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