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Primeira visão geral de arqueas em vertebrados
O estudo mostra que a diversidade de arqueas no intestino dos vertebrados é maior do que se pensava anteriormente. Além disso, o estudo mostra como a relação entre os animais e suas dietas afeta a diversidade de arqueas.
Por Max Planck Society - 27/10/2021


Vista de uma colônia de archea no microscópio eletrônico de varredura. Crédito: MPI f. Biologia do Desenvolvimento

As arqueas são frequentemente confundidas com bactérias, visto que ambas são organismos pequenos e unicelulares. No entanto, as arqueas são tão geneticamente diferentes das bactérias quanto os humanos são das bactérias. Embora as archaea sejam encontradas na maioria dos ambientes, incluindo o microbioma intestinal humano, relativamente pouco se sabe sobre elas. Uma equipe internacional de pesquisadores da Alemanha e da Áustria, liderada por Nicholas Youngblut no Instituto Max Planck de Biologia do Desenvolvimento em Tübingen, Alemanha, compilou a primeira avaliação em grande escala da diversidade de arqueas no intestino dos vertebrados. O estudo mostra que a diversidade de arqueas no intestino dos vertebrados é maior do que se pensava anteriormente. Além disso, o estudo mostra como a relação entre os animais e suas dietas afeta a diversidade de arqueas.

Archaea é o terceiro domínio da vida, separado dos domínios das bactérias e eucariotos. Embora as bactérias e as arqueas sejam organismos unicelulares sem núcleo, elas são muito diferentes em aspectos essenciais. Por exemplo, as archaea geram metano exclusivamente ao consumir os produtos residuais da fermentação bacteriana. Ao contrário das bactérias, nenhuma espécie patogênica de arquéias foi descoberta, o que é um dos principais motivos pelos quais mais atenção é dada às bactérias no microbioma animal. Como resultado, pouco se sabe sobre a diversidade de arqueas no intestino dos vertebrados e quais fatores influenciam essa diversidade.

Como uma impressão digital biológica, grupos específicos de micróbios colonizam o intestino de pássaros, mamíferos, anfíbios, répteis e peixes. Em um novo artigo, os pesquisadores revelaram como as archaea se encaixam nessa imagem. "Ficamos maravilhados com a especificidade, mas também com a diversidade das espécies de archaeal que encontramos no intestino dos vertebrados. Entre eles estava o archaeon Methanothermobacter", explicou Nicholas Youngblut, do Instituto Max Planck de Biologia do Desenvolvimento, principal autor do estudo. "Sabe-se que metanotermobactéria ocorre apenas em ambientes quentes de cerca de 60 graus Celsius, então sua detecção em um grande número de vertebrados diferentes foi surpreendente. Vimos o gênero arquea particularmente comum e difundido entre as aves, o que pode ser devido à sua temperatura corporal mais elevada de cerca de 40 graus Celsius ou mais quente. "

Visão através do microscópio óptico: as arqueas metanogênicas são fluorescentes
por natureza. Crédito: Instituto Max Planck de Biologia do Desenvolvimento

Um conjunto de dados de tamanho e qualidade impressionantes

Os estudos relacionados entre os animais nem sempre foram conduzidos de maneira tão uniforme. Era importante para a equipe de pesquisa obter amostras de animais selvagens sempre que possível, uma vez que o microbioma dos animais em cativeiro difere imensamente daqueles na natureza. A abordagem foi, portanto, muito abrangente, uma vez que os dados mais amplos e completos possíveis tiveram que ser coletados e analisados ​​para identificar e classificar as diferentes comunidades de arqueas em vertebrados hospedeiros selvagens. "Três quartos das amostras que examinamos, que foram coletadas com o apoio da Universidade de Medicina Veterinária de Viena, vieram de animais selvagens", disse Georg Reischer, do Centro de Pesquisa em Saúde e Água da Universidade de Tecnologia de Viena e ICC Water & Health, coautor do estudo. "Isso é único e nos fornece uma imagem abrangente."
 
Trabalhos anteriores dos pesquisadores mostraram que certas arqueas que habitam o intestino são hereditárias, assim como a cor dos olhos ou a altura, indicando que a genética humana influencia a diversidade das arqueas no intestino. Este novo trabalho de Youngblut e colegas expande a escala evolutiva de humanos para todos os vertebrados e mostra evidências de uma antiga associação entre arqueas e animais . Os pesquisadores mostram que espécies animais intimamente relacionadas abrigam arqueas mais semelhantes, e certas arqueas específicas provavelmente estavam presentes nas entranhas dos primeiros vertebrados. Em contraste, os mesmos pesquisadores mostraram anteriormente que a dieta era um fator mais importante para a diversidade bacteriana no intestino dos vertebrados.

Melhor compreensão sobre a coevolução de micróbios

Nicholas Youngblut, um líder de grupo no Departamento de Pesquisa de Microbioma liderado por Ruth Ley no Instituto Max Planck de Biologia do Desenvolvimento, aborda questões sobre a ecologia e evolução de metanógenos associados ao hospedeiro, que são arquéias produtoras de metano. O estudo está no contexto direto de suas questões de uma história evolutiva compartilhada entre humanos e micróbios intestinais e o potencial para coevolução.

Seu foco principal é entender como os micróbios intestinais se adaptaram ao ambiente intestinal e o impacto que isso tem na saúde do hospedeiro. Isso inclui projetos com foco em como a história evolutiva e a ecologia dos vertebrados explicam a variação na comunidade microbiana do intestino. Além disso, Youngblut está abordando questões sobre a ecologia e a evolução dos metanógenos no intestino humano. Aqui, ele empreende um uso integrado de trabalho de laboratório e bioinformática. Os cientistas da Alemanha e da Áustria acreditam ter descoberto um princípio universalmente aplicável com seu método, que reflete uma visão mais aprofundada da evolução e da diversidade da vida.

 

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