Um organismo como inquilino de outro – em biologia, isso geralmente funciona muito bem. os pesquisadores agora esclarecem como essa parceria entre células pode ser estabelecida.
A endossimbiose é um fenômeno biológico fascinante em que um organismo vive dentro de outro. Um relacionamento tão incomum costuma ser benéfico para ambas as partes. Mesmo nos nossos corpos, encontramos vestígios dessa coabitação: as mitocôndrias, as centrais eléctricas das nossas células, evoluíram a partir de uma antiga endossimbiose. Há muito tempo, as bactérias entraram em outras células e permaneceram. Essa coexistência lançou as bases para as mitocôndrias e, portanto, para as células de plantas, animais e fungos.
O que ainda é pouco compreendido, entretanto, é como realmente surge uma endossimbiose como estilo de vida. Uma bactéria que mais ou menos acidentalmente acaba em uma célula hospedeira completamente diferente geralmente passa por momentos difíceis. Precisa sobreviver, multiplicar-se e ser transmitido à próxima geração. Caso contrário, ele morre. E para não prejudicar o hospedeiro, ele não deve reivindicar muitos nutrientes para si e crescer muito rapidamente. Em outras palavras, se o anfitrião e seu morador não se dão bem, o relacionamento termina.
Para estudar o início de uma relação tão especial entre dois organismos, uma equipe de pesquisadores liderada por Julia Vorholt, professora de Microbiologia da ETH Zurique, iniciou tais parcerias no laboratório. Os cientistas observaram o que exatamente acontece no início de uma possível endossimbiose. Eles acabaram de publicar seu estudo na revista científica Nature.
“O fato de as bactérias serem realmente transmitidas à próxima geração de fungos através dos esporos foi um avanço em nossa pesquisa”.
Forçando a coabitação
Para este trabalho, Gabriel Giger, doutorando no laboratório de Vorholt, desenvolveu pela primeira vez um método para injetar bactérias em células do fungo Rhizopus microsporus sem destruí-los. Ele usou E. coli bactérias, por um lado, e bactérias do gênero Micetohabitanos por outro. Estes últimos são endossimbiontes naturais de outro Rizopo fungo. Para o experimento, porém, os pesquisadores usaram uma cepa que não forma endossimbiose na natureza. Giger então observou o que aconteceu com a coabitação forçada sob o microscópio.
Após a injeção do E. coli bactérias, tanto o fungo quanto as bactérias continuaram a crescer, estas últimas tão rapidamente que o fungo montou uma resposta imunológica contra as bactérias. O fungo se protegeu das bactérias encapsulando-as. Isso evitou que as bactérias fossem transmitidas à próxima geração de fungos.
As bactérias entram nos esporos
Este não foi o caso com a injeção Micetohabitanos bactérias: Enquanto o fungo formava esporos, algumas bactérias conseguiram entrar neles e assim foram transmitidas à geração seguinte. “O facto de as bactérias serem realmente transmitidas à próxima geração de fungos através dos esporos foi um avanço na nossa investigação”, diz Giger.
Quando o doutorando permitiu que os esporos com as bactérias residentes germinassem, descobriu que germinavam com menos frequência e que os fungos jovens cresciam mais lentamente do que sem eles. “A endossimbiose inicialmente reduziu a aptidão geral dos fungos afetados”, explica. Giger continuou o experimento ao longo de várias gerações de fungos, selecionando deliberadamente aqueles cujos esporos continham bactérias. Isso permitiu que o fungo se recuperasse e produzisse esporos mais habitados, mas viáveis. Como os pesquisadores conseguiram mostrar com análises genéticas, o fungo mudou durante o experimento e se adaptou ao seu residente.
Os pesquisadores também descobriram que o morador, junto com seu hospedeiro, produzia moléculas biologicamente ativas que poderiam ajudar o hospedeiro a obter nutrientes e a se defender contra predadores como nematóides ou amebas. “A desvantagem inicial pode assim tornar-se uma vantagem”, enfatiza Vorholt.
Sistemas frágeis
Em seu estudo, os pesquisadores mostram quão frágeis são os primeiros sistemas endossimbióticos. “O facto de a condição física do hospedeiro diminuir inicialmente pode significar o desaparecimento precoce de tal sistema em condições naturais”, diz Giger. “Para que novas endossimbioses surjam e se estabilizem, é preciso que haja uma vantagem em viver juntos”, diz Vorholt. O pré-requisito para isso é que o futuro residente traga consigo propriedades que favoreçam a endossimbiose. Para o hospedeiro, é uma oportunidade de adquirir novas características de uma só vez, incorporando outro organismo, mesmo que isso exija adaptações. “Na evolução, as endossimbioses mostraram o quão bem-sucedidas podem se tornar”, enfatiza o professor da ETH.
Referência
Giger GH, Ernst C, Richter I, et al. Indução de novas endossimbioses através da implantação de bactérias em fungos. Natureza, 02 de outubro de 2024, doi: 10.1038/s41586'024 -08010-x
Peter Ruegg
