Saúde

Cooperação é a chave para o sucesso nas comunidades microbianas
Uma nova pesquisa da Universidade de Cambridge e do Laboratório Europeu de Biologia Molecular (EMBL) mostra como a cooperação entre as espécies bacterianas permite que elas prosperem como uma comunidade.
Por Jacqueline Garget - 05/01/2021


Grãos de kefir de leite com frasco de kefir no fundo - Crédito: Svorad no Wikimedia Commons

Se você olhar para o mundo inteiro dos microbiomas, a cooperação é a chave para sua estrutura e função.

Kiran Patil

Os resultados são publicados hoje na revista Nature Microbiology .

O estudo usou o kefir como modelo para estudar as interações metabólicas nas comunidades microbianas. É fácil de cultivar e consiste em cerca de 40 espécies diferentes - proporcionando uma 'zona Cachinhos Dourados' de complexidade que não é muito pequena, mas não muito difícil de estudar em detalhes. O kefir é composto de 'grãos' - semelhantes a pequenos pedaços de couve-flor - que fermentaram no leite para produzir uma bebida probiótica composta de bactérias e leveduras.

Os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que as espécies dominantes de bactérias Lactobacillus encontradas nos grãos de kefir não podem sobreviver por conta própria no leite. No entanto, as diferentes espécies trabalham juntas, alimentando-se dos metabólitos umas das outras na cultura de kefir para apoiar umas às outras. 

“O grão de kefir atua como um 'acampamento base' para a comunidade do kefir, a partir do qual os micróbios colonizam o leite de uma forma complexa, mas organizada e cooperativa,” disse o Dr. Kiran Patil, Diretor de Pesquisa da Unidade de Toxicologia MRC da Universidade de Cambridge, líder do grupo EMBL e autor sênior do estudo. 

Os pesquisadores combinaram uma variedade de métodos de última geração, incluindo metabolômica (estudo dos processos químicos dos metabólitos), transcriptômica (estudo dos transcritos de RNA produzidos pelo genoma) e modelagem matemática. Isso revelou não apenas os principais agentes de interação molecular, como aminoácidos, mas também a dinâmica das espécies contrastantes entre os grãos e o leite.

Embora os cientistas saibam que os microrganismos costumam viver em comunidades e dependem de outros membros da comunidade para sobreviver, havia muito pouca compreensão de como isso funciona. Modelos de laboratório têm sido historicamente limitados a duas ou três espécies microbianas diferentes. 

“As comunidades microbianas do kefir têm muitas espécies membros, com padrões de crescimento individuais que se adaptam ao ambiente atual. Isso significa espécies de crescimento rápido e lento e algumas que alteram sua velocidade de acordo com a disponibilidade de nutrientes ”, disse Sonja Blasche, pós-doc no grupo Patil em EMBL e co-autora do artigo. 

O kefir é um dos alimentos fermentados mais antigos do mundo e tem muitos benefícios para a saúde, incluindo melhorar a digestão e reduzir a pressão arterial e os níveis de glicose no sangue. 

Este fenômeno de cooperação microbiana não se limita ao kefir. Em outro artigo do grupo de Patil, publicado hoje na revista Nature Ecology and Evolution , os cientistas combinaram dados de milhares de comunidades microbianas em todo o mundo - do solo ao intestino humano - para entender relações cooperativas semelhantes. 

A modelagem metabólica avançada mostrou que os grupos co-ocorrentes de bactérias são altamente competitivos ou altamente cooperativos. Esta polarização total não foi observada antes e lança luz sobre os processos evolutivos que moldam os ecossistemas microbianos. Embora predominem comunidades competitivas e cooperativas, os cooperadores parecem ter mais sucesso: eles são mais abundantes e ocupam uma gama mais diversificada de habitats.  

“Vemos esse fenômeno no kefir, e então vemos que não está limitado ao kefir”, disse Patil. “Se você olhar para todo o mundo dos microbiomas, a cooperação também é a chave para sua estrutura e função.”

 

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