Como bactérias entenderam a economia da natureza

Você já deve ter se perguntado, afinal de contas como bactérias se movem de um lugar a outro? Algumas espécies de bactérias utilizam uma estrutura chamada flagelo. O flagelo é uma espécie de cauda que faz movimentos rotatórios pela ação de um motor molecular preso à membrana celular bacteriana.

Esses flagelos existem nos mais variados tamanhos, formas e posições em cada bactéria. Algumas espécies possuem múltiplos flagelos. Essas bactérias dependem de seus flagelos para, inclusive, causar doenças.

Bactérias em ambientes com severa restrição de nutrientes entram num estado estacionário, reduzindo seu metabolismo e sua motilidade. Esse comportamento faz sentido do ponto de vista da economia de energia na natureza.

Vou explicar melhor!

Para colocar um motor molecular para funcionar e girar um flagelo, é preciso consumir energia. Aproximadamente 3% de toda a energia celular é usada para manter esse sistema em funcionamento. Perder o flagela em determinadas situações levam as bactérias a economizar energia.

“Nossa, como são inteligentes essas bactérias!” – alguém poderia pensar. Contudo, vamos ver a seguir que o mecanismo usado por essas bactérias para estacionar não parece ser tão esperto assim…

O grupo do Dr. Morgan Beeby, no Colégio Imperial de Londres, estuda um grupo de bactérias chamado γ-proteobacteria. Este grupo inclui bactérias patogênicas, como o Vibrio cholerae, causador da cólera. Além disso, o grupo inclui bactérias que causam infecções oportunistas em pacientes imunossuprimidos, como a Pseudomonas aeruginosa (para saber mais leia aqui).

Os cientistas mostraram em seus estudos que, quando essas bactérias são submetidas à privação de nutrientes, elas ejetam os flagelos. Além disso, as bactérias fecham os pequenos poros que ficam para trás, como uma espécie de cicatrização.

Figura 1: Representação esquemática do processo de ejeção do flagelo bacteriano. Crédito da imagem: Dr. Morgan Beeby.
Figura 1: Representação esquemática do processo de ejeção do flagelo bacteriano. Crédito da imagem: Dr. Morgan Beeby.

Esse mecanismo é inteiramente novo para nosso conhecimento a respeito de microbiologia bacteriana. Ejetar o flagelo ou flagelos pode ser efetivo para lidar com a falta de nutrientes, mantendo as bactérias estacionadas em algum lugar.

No entanto, o gasto de energia será muito maior para montar um novo flagelo, se é que a bactéria terá tempo de fazê-lo. Isso afasta aquela velha ideia de que os mecanismos selecionados para a manutenção das formas de vida são sempre os melhores…

Além da novidade referente ao mecanismo de ejeção dos flagelos, o Dr. Beeby apresenta uma perspectiva importantíssima para este cenário onde precisamos urgentemente de drogas mais efetivas para combater infecções bacterianas. Se entendermos melhor como funciona este mecanismo ao ponto de conseguirmos induzi-lo, é razoável pensar em drogas que precipitam a ejeção dos flagelos para limitar os danos causados por infecções graves.

REFERÊNCIAS

Ferreira JL., et al. γ-proteobacteria eject their polar flagella under nutrient depletion, retaining flagellar motor relic structures. PLoS Biology. 2019.

Terashima H et al. Structural differences in the bacterial flagellar motor among bacterial species. Biophysics and physicobiology. 2017.

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