Bactérias kamikase ilustram a evolução da cooperação

As bactérias podem cometer suicídio para ajudar as suas descendentes a estabelecer uma infecção mais danosa, e os cientistas pensam que são capazes de explicar porque motivo este comportamento evoluiu.

O fenómeno, conhecido por cooperação autodestrutiva, pode ajudar bactérias como a Salmonella typhimurium ou a Clostridium difficile a estabelecer a sua posição no intestino.

Ao estudar ratos infectados com S. typhimurium, investigadores suíços e canadianos vieram agora demonstrar como surgiu este comportamento ‘kamikaze’.

A equipa, liderada por Martin Ackermann, do ETH Zurique na Suíça, estudou a forma como S. typhimurium expressa os factores de virulência dos sistemas de secreção Tipo III (TTSS-1) que inflamam o intestino. Isto erradica a microflora intestinal que, de outra forma, competiria por recursos mas também mata a maioria das células de S. typhimurium da vizinhança. Depois deste assalto, o caminho está livre para as S. typhimurium sobreviventes tirarem partido o colonizarem ainda mais o intestino.

Mas no meio da cavidade intestinal, o lúmen, apenas cerca de 15% das S. typhimurium expressam o TTSS-1. Pelo contrário, no tecido da parede do intestino, quase todas as bactérias o expressam. À medida que mais bactérias invadem o tecido, a inflamação intestinal aumenta e mata os invasores (especialmente os que estão no tecido), juntamente com outra flora intestinal competidora.

“pensámos que isto era um fenómeno muito estranho”, diz Wolf-Dietrich Hardt, também do ETH Zurique. “As bactérias do lúmen são geneticamente idênticas mas algumas estão dispostas a sacrificar-se pelo bem comum. Podíamos comparar este acto aos pilotos Kamikaze japoneses.”

Esta cooperação autodestrutiva depende dos genes que controlam este comportamento suicida não serem sempre expressos. Este ‘ruído fenotípico’ significa que apenas uma fracção expressa o TTSS-1, permitindo aos genes kamikaze persistirem na população. Se todas as células expressassem os genes, todas se suicidavam e ninguém na população tirava partido disso.

A equipa
concluiu que os actos de cooperação autodestrutiva podem surgir desde
que o nível de “bem público”, neste caso a inflamação do
intestino, seja grande o suficiente. Fundamentalmente, os indivíduos
cooperativos também devem beneficiar de outros actos cooperativos mais
frequentemente que os não cooperantes.

No caso das
bactérias intestinais, a situação pode surgir se o número mínimo de
agentes patogénicos necessários à infecção do hospedeiro for
relativamente pequeno, tão reduzido como 100 células, como no caso de Escherichia coli.

As
descobertas, publicadas na revista Nature,
vão ao encontro de teorias há muito aceites sobre a evolução do
altruísmo e da cooperação.

Se um gene
para altruísmo entre irmãos for sempre expresso terá tendência a
desaparecer, pois os indivíduos que o possuem podem sacrificar-se em
benefícios daqueles que não o fazem. No entanto, se o gene estiver
presente mas nem sempre se expressar pode persistir, pois alguns dos seus
portadores podem sobreviver para o passar às gerações seguintes.

A
investigação também pode ajudar a conceber estratégias melhores contra
bactérias patogénicas. A Salmonella
é responsável por uma das infecções bacterianas mais comuns no
ocidente e é extremamente perigosa para os mais fracos e idosos. “Não
há dúvida que é necessária uma vacina contra a Salmonella“,
diz Hardt. “Para além do Homem, muitas outras estirpes da bactéria
que infectam o gado já estão a tornar-se resistentes aos
antibióticos.”

“Mas
com base nos nossos resultados, eu sugeria que a estratégia habitual de
ter um factor de virulência como alvo da vacina pode não ser o melhor
caminho, se apenas uma pequena fracção das bactérias o
expressarem.”

Fonte: Simbiotica

Saber
mais:

Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics

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