Em todo o mundo, as comunidades bacterianas vivem em todos os tipos de habitats, desde o corpo humano atéa águae o solo. Cada comunidade consiste em uma composição única de espanãcies, chamada microbioma. Cada espanãcie abriga milhares de genes que codificam funções comuns e funções especa­ficas do habitat. Cientistas de todo o mundo começam a sequenciar microbiomas em habitats individuais para compreender a diversidade funcional das bactanãrias dentro deles. No entanto, pouco se sabe sobre a origem desses genes e funcionalidades especa­ficas do habitat, se eles podem cruzar ambientes e como podem se espalhar facilmente.

Para responder a essas perguntas e permitir mais pesquisas, o grupo de Peer Bork da EMBL Heidelberg lançou o Cata¡logo Global de Genes Microbianos. Este banco de dados, criado com dados disponí­veis publicamente, contanãm mais de 2 bilhaµes de genes, 303 milhões deles apelidados de unigenes. Um unigene éuma sequaªncia de DNA que os cientistas usam durante a análise de dados para representar um grupo de várias sequaªncias de genes quase idaªnticas que vão da mesma espanãcie microbiana. Esses unigenes foram identificados em 14 ambientes diferentes, incluindo corpos humanos e animais, bem como solo e águade diferentes localizações geogra¡ficas. O recurso visa auxiliar a comunidade cienta­fica a estudar diversos aspectos da biologia microbiana planeta¡ria, como semelhanças e diferenças entre microbiomas encontrados em locais distantes ou enfrentando diferentes condições ambientais.

"Este éum ponto de partida para olhar para toda a vida do planeta e não apenas em habitats específicos com seus preconceitos individuais", disse o professor Peer Bork.

“Graças aos avanços metodola³gicos alcana§ados no Grupo Bork, criamos um recurso para analisar metagenomas microbianos a  escala global”, disse o professor Lua­s Pedro Coelho, que conduziu este trabalho como pa³s-doutorando no Grupo Bork, e atualmente éprofessor da a Universidade Fudan em Xangai.

Observando mais de perto os unigenes do banco de dados, os cientistas viram que apenas alguns unigenes e espanãcies microbianas podiam ser encontrados nos habitats. Alguns desses unigenes excepcionais estãorelacionados a  resistência a antibia³ticos, e alguns são conhecidos por terem a capacidade de se mover pelo genoma, ou mesmo cruzar de uma espanãcie para outra.

Em seguida, os cientistas agruparam os unigenes no banco de dados com base em sua semelhança e descobriram que a maioria deles pertence a um número relativamente pequeno de fama­lias de genes relacionados. Isso significa que presumivelmente a maioria dos genes microbianos na Terra evoluiu por meio da modificação de alguns genes existentes, em vez de emergir do zero.

“Espera¡vamos ver mais variedade genanãtica, resultante da adaptação a diferentes habitats. Poranãm, com os dados, pudemos mostrar que esta variedade apareceu em grande parte por puro acaso, sem conferir um benefa­cio ao organismo”, disse o professor Coelho. "Isso implica que novos genes surgem e os existentes desaparecem em um ritmo rápido, com novas cepas sendo formadas o tempo todo. Portanto, podemos ser capazes de sequenciar todas as espanãcies microbianas na Terra, mas não todas as suas cepas."

Essa abordagem planeta¡ria representa uma mudança na maneira como os cientistas pensam sobre os microbiomas. Embora microbiomas em ambientes individuais tenham suas próprias peculiaridades, eles também podem trocar funções aºteis entre habitats. “Em vez de olhar para micróbios em pontos isolados, devemos olhar para eles globalmente, porque eles estãotodos conectados”, disse o professor Coelho. Por exemplo, bactanãrias resistentes a antibia³ticos excretadas por uma vaca podem viver no solo e então pular nas plantas que comemos. Compreender como as bactanãrias e os genes se cruzam de um ambiente para outro anã, portanto, fundamental para a saúde humana e planeta¡ria.

No futuro, os cientistas planejam expandir o banco de dados e usa¡-lo para estudar a evolução e a dispersão de genes e micróbios em uma escala muito mais refinada. Por exemplo, ao analisar dados hista³ricos do microbioma coletados na última década, eles podem investigar, por exemplo, como diferentes tipos de genes relacionados a  resistência antimicrobiana se espalham geograficamente.

"A coleta geral de dados seráútil para os pesquisadores de muitas maneiras. Nossos resultados ilustram o poder das abordagens hola­sticas, incluindo a análise de amostras de diversos ambientes para compreender totalmente a diversidade microbiana", disse o professor Bork. "Por exemplo, encontrar os mesmos genes de resistência a antibia³ticos em diferentes habitats que estãodistantes, implica uma rápida disseminação da resistência antimicrobiana, mas também pode fornecer meios para nos ajudar a compreender esta questãocomplexa de novas maneiras."

A pesquisa foi publicada na Nature .