Quanto mais queijo…

ResearchBlogging.orgimgHandler

Já dizia aquela famosa falácia lógica

Considere um queijo suíço… um daqueles cheios de buracos.
Quanto mais queijo, mais buracos.
Onde há buracos deveria haver queijo.
Assim, quanto mais buracos, menos queijo.
Quanto mais queijo, mais buracos; e quanto mais buracos, menos queijo.
Logo, quanto mais queijo, menos queijo.

Acontece, porém, entretanto, contudo, todavia, que, nos últimos anos, essa falácia tornou-se ainda mais falaciosa. O motivo? Os queijos suíços estão ficando com menos e menores buracos… logo, com mais queijo do que antes!

Queijos suíços de diversos tipos como Emmental, Gouda, Appenzeller e Tilsit são famosos por apresentarem buracos em sua estrutura. O número, o tamanho, a forma e a distribuição desses buracos pelo queijo são importantes parâmetros para se avaliar a qualidade desses queijos. A formação dos buracos nos queijos suíços é devida à fermentação do ácido propiônico durante o processo de maturação. Esse processo envolve a conversão do lactato em propionato, acetado e gás carbônico.

Há mais de um século a formação das olhaduras (esse é o nome técnico) atrai a atenção dos cientistas. Antes mesmo da descoberta dos processos de fermentação como importante fontes de produção de gás à ação das bactérias era creditada a formação de gás e, consequentemente, daquelas estruturas. Uma dúvida, porém, ainda pairou por muito tempo: diversos experimentos mostravam que todo o queijo possuía consideráveis quantidades de gás carbônico, então o que permitiria que algumas regiões do queijo favorecessem a formação de bolhas de gás!? Várias hipóteses foram citadas, mas “a identificação da natureza do núcleo da olhadura permaneceu como uma questão não-resolvida” (a frase é tão bonita que tive que citar como no artigo).

Acontece que, com a modernização dos processos e aplicação de novas práticas e técnicas da ordenha à maturação, bem como na avaliação das propriedades dos queijos começou-se a observar que os buracos estavam com tamanho reduzido.

O que acontece é que pequeninas partículas de feno caíam no leite cru e essas partículas que possuem uma estrutura capilar (veja a foto abaixo) possibilitam a captação e difusão do gás carbônico do corpo do queijo, formando, então os núcleos das olhaduras!

150615_Heupartikel_unter_Mikroskop

Assim, nas últimas décadas, com a substituição da ordenha tradicional no estábulo com baldes de leite pelos sistemas de ordenha mecanizados em ambientes separados, fechados e limpos; além da aplicação de filtros com poros estreitos nesses sistemas de ordenha resultaram numa queda drástica das micropartículas de feno no leite cru.

Dessa forma, para que os suíços possam novamente brincar dizendo que “quanto mais queijo, menos queijo” (eles dizem isso!?), há a necessidade de adicionar ao leite micropartículas sólidas micropartículas sólidas que atuem como núcleo de olhaduras.


um pouquinho da teoria…

As bactérias do ácido propiônico (gênero Propionibacterium) foram descobertas no queijo Emmental, e são responsáveis não apenas pela produção do CO2 que leva à formação das olhaduras, bem como pela produção do ácido propiônico que é, em parte, responsável pelo gosto característico desse queijo. Elas são bactérias Gram-positivas anaeróbias e que fermentam ácido lático (lactato) e produzem primariamente, ácido propiônico, ácido acético e CO2 (veja a figura abaixo).

Fermentação do ácido propiônico

A utilização do lactato é de grande interesse uma vez que esse é o produto final da fermentação de diversas bactérias (dentre elas os estreptococos e os lactobacilos). O processo ocorre então da seguinte forma: as bactérias dos gêneros Steptococcus e Lactobacillus, que são homofermentadoras são responsáveis pela fermentação inicial da lactose em lactato – esse processo acontece durante a formação da coalhada. Após esse processo, quando o queijo é deixado para maturar, as propionibactérias conseguem se desenvolver e utilizam o lactato como fonte de energia. Por utilizar como substrato um produto resultante de um processo fermentativo, o processo realizado pelas propionibactérias é chamado de fermentação secundária.

Considerando isso, os pesquisadores suíços fizeram diversos queijos experimentais do tipo Emmental. Para isso eles coletaram o leite da forma como eles são coletados atualmente (utilizando ordenhadeiras automáticas e filtrando o leite em membranas com poros de 100 µm). O leite cru foi inoculado com Streptococcus thermophillus e Lactobacilus delbrueckii e após um pequeno intervalo de tempo, a cultura de Propionibacterium freudenreichii foi adicionada. A partir desse momento, foram feitas 8 variações do queijo: o controle e 7 variações nas quais foram adicionadas diferentes concentrações de pó de feno.

Mas de onde eles tiraram a ideia do pó de feno?

Como falei lá em cima, desde o início de século passado pipocavam hipóteses para explicar a localização das olhaduras. Algo que há muito se sabe é que essa localização não está relacionada ao crescimento bacteriano. O que se propunha era que os olhos surgiam em pontos específicos onde haveria núcleos que favoreceriam a formação das estruturas. A ideia é semelhante à dos núcleos de condensação (como partículas de poeira e fumaça) que favorecem a condensação da água e a formação de nuvens.

A formação dos buracos nos queijos foi monitorada por tomografia computadorizada de raios-X, nos dias 30, 45, 60 e 130 dias após o início do período de maturação do queijo. Na figura abaixo, podemos ver claramente o aumento do tamanho e volume das olhaduras ao longo do tempo.

tempo

A figura abaixo, por outro lado, mostra que os oito queijos fabricados para o experimento tiveram suas olhaduras influenciadas (quantidade e volume das mesmas) pela concentração de pó de feno adicionada.

influencia da concentracao

Assim, as partículas de feno (que são os vasos do tipo xilema) atuam como núcleo da olhadura, por aprisionarem o gás produzido até formarem essas estruturas.

 


REFERÊNCIAS

Guggisberg, D., Schuetz, P., Winkler, H., Amrein, R., Jakob, E., Fröhlich-Wyder, M., Irmler, S., Bisig, W., Jerjen, I., Plamondon, M., Hofmann, J., Flisch, A., & Wechsler, D. (2015). Mechanism and control of the eye formation in cheese International Dairy Journal, 47, 118-127 DOI: 10.1016/j.idairyj.2015.03.001

Madigan MT, Martinko JM, Bender KS, Buckley DH, Stahl DA. Brock Biology of Microorganisms. 14th ed. Pearson Education, 2015.


Você pode curtir a nossa página no Facebook e ou nos seguir no Twitter. Você ainda pode receber nossas atualizações no seu email!

Microrganismo de Sexta: uma bactéria voraz

Desde quando descobri essa bactéria que venho procurando uma oportunidade para mostra-lá aqui no blog. Achei tão curioso o que ela faz que decidi que ela merecia um post pomposo – e com isso fui adiando, adiando e ela nunca apareceu. Mas então, recebi uma sugestão de um leitor do blog, o Marcos Martinelli (graduando em biologia na UFES), para colocar essa mesma bactéria na seção “Micorganismo de Sexta”. Já agradecendo ao Marcos, é com grande entusiasmo que digo: senhoras e senhores, com vocês…

 Bdellovibrio bacteriovorus

Mas o que ela tem de mais para estar aparecendo aqui no blog?

Fora o fato de que essa bactéria Gram-negativo, bem pequenina (a Bdellovibrio possui um quinto do tamanho e seu genoma é cerca da metade do de uma E. coli) e em forma de vírgula está entre as bactérias mais rápidas já descritas, ela tem um hábito digamos, peculiar: ela preda outras bactérias.

Olha de novo o nome dela: Bdellovibrio bacteriovorus. Bdella vem do grego e significa sanguessuga, o que em uma tradução seria algo como vibrião sanguessuga que se alimenta de outras bactérias! E é isso que acontece, ela utiliza os componentes citoplasmaticos de seus hospedeiros como nutrientes, obtendo sua energia a partir da oxidação de aminoacidos e acetato. Essa bactéria vive livremente em solo e na água (inclusive em ambientes marinhos), mas só consegue se multiplicar no interior de outras bacterias.

Existem pelo menos mais duas especies de bactérias predadoras na natureza, mas elas infectam apenas linhagens ambientais (p.ex. bactérias fotossintéticas). B. bacteriovorous, por outro lado, é capaz de infectar tanto patógenos de plantas como as enterobactérias presentes no intestino de mamíferos. Isso significaria que essa bactéria poderia ter uma variedade de aplicações que passam pela medicina e pela segurança de alimentos. Em tempo, essa bactéria não é capaz de infectar células humana, o que possibilitaria, inclusive, o uso da própria célula microbiana viva como um agente terapêutico – seria um novo tipo de probiótico?!

O mais curioso dessa predadora, é a sua forma de ataque que é bastante singular: após se aderir à membrana externa da parede celular de bactérias Gram-negativo, ela se instala no espaço periplasmático (a região entre as membranas externa e interna). Ali ela cresce e se multiplica até romper o hospedeiro e ser liberado para o ambiente. Esse ciclo dura de 3 a 4 horas. E, ao que tudo indica, não há transferência horizontal de genes entre a presa e o predador!

Como já disse, esta não é a única espécie de bactéria predadora. Inclusive, acho bem divertidos os nomes que foram dados para elas, olha só: Vampirovibro e Bacteriovorax.

ResearchBlogging.orgHampton T (2004). Researchers eye “predatory” bacterium for novel antimicrobial strategies. JAMA : the journal of the American Medical Association, 291 (10), 1188-9 PMID: 15010430

 


Faça como Marcos e contribua para esta seção do blogue! Entre em contato com a gente e mande sua sugestão.

Quer conhecer outros microrganismos curiosos? Fique ligado no Meio de Cultura! Você pode curtir a nossa página no Facebook e ou nos seguir no Twitter. Você ainda pode receber nossas atualizações no seu email!

Sobre o fungo do mar… além da bactéria do navio e do fungo que brilha, é claro

Acabei de ler este post do Vinícius Penteado sobre as novas espécies de seres vivos descritas em 2010. O site do IIES (International Institute for Species Exploration), da Universidade do Estado do Arizona, nos E.U.A. faz uma seleção dentre as sugestões enviadas e faz uma lista, um TOP-10 de novas espécies. A lista de 2011 tem 3 micro-organismos muito curiosos.

 

Essa bactéria bonitinha aí em cima é a Halomonas titanicae. Leia de novo o nome… qualquer semelhança com o návio naufragado em 14 de abril de 1912, não é mera coincidência. Essa espécie de bactéria, capaz de obter energia a partir da oxidação do ferro foi descoberta num “rusticle” do RMS Titanic. Estudos mostraram que a H. titanicae adere a superfícies ao aço, criando pontos de corrosão que, juntamente com outros microrganismos, contribuitiam para a deterioração do metal do navio. O resultado disso é que esse processo acabará levando ao desaparecimento do Titanic. Na foto: A) Micrografia eletrônica da bactéria. B) Aparência das “ruticles”- estruturas semelhantes à estalactites, mas que são formadas debaixo da água, devido à oxidação do ferro. C) E por fim, mais uma micrografia eletrônica, mas desta vez in loco, mostrando a bacteria em uma “rusticle”.

 

A segunda espécie é esse cogumelo aí em cima. Aí você vai me perguntar, mas o que esse cogumelo tem de mais para aparecer numa lista TOP-10? Tirando o fato de que essa é a primeira espécie descrita de um cogumelo aquático? Acho que não preciso dizer mais nada, não é!? Ah, tenho sim, o nome dele é Sathyrella aquatica. Você ver um videozinho do cogumelo clicando AQUI.

 

Deixei essa espécie por último por três motivos. O primeiro, é que eu achei simplesmente fantástico a descoberta de um cogumelo bioluminescente (eu quero um!!!). O segundo motivo é que essa espécie foi coletada em trechos remanescentes de mata atlântica, numa região perto de São Paulo (sim, é do Brasil-sil-sil). Suas hastes cobertas por uma espécie de gel emite uma luz verde-amarelada 24 horas por dia. São estimadas cerca de 1,5 milhão de espécies de fungos, sendo cerca de 100.000 já descritas. Dessas, apenas 71 delas são bioluminescentes e esse cogumelo é uma das espécies mais visualmente impressionantes. O terceiro motivo é o próprio nome do fungo: Mycena luxaeterna — olha que coisa linda, luz eterna… quase divino, hehe

 

Clicando nas imagens, vocês serão direcionados para a página específica de cada uma dessas espécies, no site do IIES, lá tem a referência dos artigos que descrevem cada uma. Se você quiser ver as outras espécies que compões a lista, é só clicar AQUI.

 

Atualização 1 – 08/02/2011: Correção do número de espécies fungícas descritas – ver nos comentários!

Atualização 2 – 08/02/2011: Correção: o fungo foi descoberto na mata atlântica, e não na floresta amazônica.

HP: sobrevivendo mesmo quando parece impossível

Pouco mais de 30 anos. É esse o tempo que decorreu desde a descoberta dessa bactéria chata pra caramba para crescer em laboratório fastidiosa. Foi em 1979 que Robin Warren e Barry Marshall conseguiram identificar a presença de uma bacteria em biópsia de pacientes com gastrite crônica e úlcera péptica, e mais: hipotetizaram que a causa dessas doenças seria essa bactéria e não os fatores (como pimenta e estresse) até então tidos como causa.

A comunidade médica da época se recusou a ceder a esse estudo. Somente após Marshall ingerir uma cultura dessa bactéria (vindo a desenvolver um quadro de gastrite aguda) e novos estudos serem realizados o repúdio a essa nova ideia foi se diluindo. O impacto desse trabalho foi tão grande para a medicina, que esses pesquisadores foram laureados com um Nobel em 2005.

Ah, sim… E que bactéria é essa? Essa aqui embaixo (Fig 1)

Helicobacter pylori

Fig 1. Helicobacter pylori (HP) – a bactéria que sobreviveu

A infeção por H. pylori leva a um quadro de gastrite crônica em seus hospedeiros. A gastrite atinge cerca de 80% dos portadores da bactéria e é, na maioria dos casos, um quadro assintomático. Cerca de 10-15% dos portadores desenvolvem quadros de úlcera péptica e 1-3% carcinoma gástrico. O curioso desses dados é que pacientes com úlcera geralmente não desenvolver câncem gástrico, como muita gente pensa. Ao que parece, essas duas manifestação são excludentes. A razão para essas diferenças estão envolvidas na susceptibilidade genética do hospedeiro, fatores ambientais e diversidade genética da própria bactéria. [atualização 17/01/12: para saber um pouquinho mais sobre a bactéria, dê uma conferida nos comentários!]

Dois pontos curiosos sobre a infeção pela H. pylori que eu gostaria de ressaltar, dizem respeito 1) à sua epidemiologia e 2) ao seu nicho ecológico.

Cerca de 50% da população mundial tem essa bactéria, e sua prevalência é inversamente proporcional ao nível sócio-econômico da população – ou seja, países pobres apresentam prevalência maior do que em países ricos (Fig. 2).


Fig 2. Esse mapa da Helicobacter Foundation mostra que em países como o Brasil e os localizados no norte da África a taxa de prevalência de H. pylori chegam a 90%, enquanto em países como EUA e Canadá essas taxas atingem marca de apenas 30-40% da população.

H. pylori é uma bacteria exclusivamente humana e habita nosso estômago – um ambiente muito ácido (pH~2). Um pH tão baixo torna esse ambiente inóspito à vida, mas a HP consegue sobreviver ali pois consegue produzir e liberar uma enzima chamada urease. Então, a enzima quebra a ureia presente no suco gástrico em amônia (Fig 3A) que vai neutralizar o ambiente ácido que mantido pelo HCl (ácido clorídrico) do suco gástrico (Fig 3B).

Fig 3. Em “A” vemos a reação promovida pela urease, na qual a ureia é quebrada em amônia. Em “B” vemos a reação de neutralização do ácido clorídrico do suco gástrico pela amônia. Essas reações não ocorrem em todo o estômago, mas nas regiões próximas às bactérias, criando, assim, um nicho com pH próximo ao neutro, que permite a sobrevivência da bactéria. 

ResearchBlogging.orgDiversas enzimas são produzidas na sua forma inativa e precisam sofrer alterações em sua estrutura. A urease também é assim, ela precisa receber dois íons de níquel e um de seus aminoácidos (a lisina 219) deve ser carboxilado. Esse processo é realizado pelas proteínas UreF, UreG e UreH que interagem entre si, formando um complexo heterotrimérico. Esse complexo, por sua vez, interage com a urease, promovendo alterações espaciais de forma a permitir que os íons de níquel e o dióxido de carbono interajam com a enzima, ativando-a.

Em um artigo publicado em dezembro do ano passado, Fong e colaboradores investigaram como ocorre a formação do complexo UreF-G-H. Eles viram que a UreH e UreF interagem fomando um complexo binário. Nessa interação UreF sofre uma alteração conformacional, que permitirá o recrutamento e a ligação com UreG (Fig 4). Os autores mostraram, ainda, que alterações nas proteínas auxiliares, impedem a formação do complexo e, assim, impedem a ativação da urease.

Fig 4. Nesta figura, retirada do próprio artigo, vemos a formação do complexo UreF-UreH induz a alteção conformacional de UreF. Essa alteração permite que UreF-UreH ligue-se a Ure G para formar o complexo heterotrimérico UreG-UreF-UreH.

A grande importância desse tipo de estudo vai além da compreensão da biologia do micro-organismo. Ela também abre portas para a pesquisa de formas de impedir a interação entre essas unidades e, assim, a formação do complexo UreF-G-H. Consequentemente, a ativação da Urease também seria prejudicada, impedindo a sobrevivência desse micro-organismo no estômago. Ou seja: um novo antimicrobiano contra H. pylori pode ser desenvolvido!
Bibliografia
Fong, Y., Wong, H., Chuck, C., Chen, Y., Sun, H., & Wong, K. (2011). Assembly of Preactivation Complex for Urease Maturation in Helicobacter pylori: CRYSTAL STRUCTURE OF UreF-UreH PROTEIN COMPLEX Journal of Biological Chemistry, 286 (50), 43241-43249 DOI: 10.1074/jbc.M111.296830

my.microbes – uma nova rede social

Não bastasse as várias rede sociais que estão disponíveis, mais uma apareceu recentemente: a my.microbes.

A ideia por trás da rede é interessante: a corrida por desvendar o microbioma humano e, assim, desvendarmos as características da microbiota cerne dos seres humanos e suas variação – bem como essas variações podem afetar na saúde do hospedeiro. Dessa forma, “conhecendo quais micróbios vivem em nós, podemos desenvolver melhor dietas personalizadas, diagnósticos precoces e tratamento de doenças” – como pode ser lido no site do projeto.

O estudo busca, portanto responder 4 perguntas fundamentais:

  1. Quais são os microrganismos que compõem nosso microbioma?
  2. Do que esse microrganismos são capazes?
  3. Quão variável é microbioma entre dois indivíduos (considerando-se os aspector das perguntas 1 e 2)?
  4. Qual é o potencial do diagnóstico que pode ser feito a partir do conhecimento do nosso microbioma?

Apesar de parecer brincadeira, esse estudo é coordenados por pesquisadores do Laboratório Europeu de Biologia Molecular (EMBL) na Alemanha e do Instituto Nacional de Pesquisa Agrícola (INRA) na França. Sendo o coordenador do projeto o pesquisador Peer Bork do EMBL.

Os resultados serão fornecidos de modo a contemplar os seguintes aspectos:

  • classificação do indivíduo em um dos 3 enterotipos pré-definidos de acordo com a composição da microbiota;
  • análise funcional da microbiota
  • comparação de similaridade entre a microbiota dos participantes do projeto

Achou interessante? Quer participar?

Para isso você deve enviar para os pesquisadores uma amostra fecal (sim, você tem que enviar seu cocô para a Alemanha) e contribuir com uma simbólica quantia mínima de 1.451 euros (o que, em reais, seria aproximadamente R$3.630,00 – considerando o euro a R$2,50) – para auxiliar o projeto com gastos da análise do seu cocô.

E então, vai entrar pra mais uma rede social!?

as figuras foram retiradas do site http://my.microbes.eu/

Diga-me o que comes, que te direi quem és

ResearchBlogging.org

AQUECIMENTO…

“Imagine-se sendo servido de uma comida exótica que, devido a sua natureza estranha, não pode ser comida utilizando-se utensílios convencionais. Agora, imagine que uma pessoa nativa (do mesmo local de origem da estranha comida) lhe fornece um artefato que lhe permitirá comer o alimento sem esforço – como, por exemplo, uma comida enlatada e um abridor de latas”.

Agora volte à realidade e, com aquela situação em mente, atente-se ao seguinte caso…

O CASO…

Hehermann et al estavam estudando a bactéria marinha Zobellia galactanivorans, quando identificaram uma nova classe de enzimas (porfiranases) que degradam um grupo de carboidratos complexos (as porfiranas). Esses carboidratos são encontrados, por exemplo, na alga nori (do gênero Porphyra) que é utilizada na preparação do famoso sushi!

Os pesquisadores resolveram então procurar em bases de dados outras bactérias que também possuíssem as porfiranases, ou seja, as enzimas que degradam porfiranas. E eles encontraram mais 6! Mas, curiosamente, uma não era bactéria marinha como a Z. galactanivorans… mas uma espécie encontrada na microbiota de seres humanos! E, mais especificamente, de japoneses.

O nome dessa bactéria é Bacteroides plebeius. Mas o que isso tem de tão interessante?

Analisando o genoma de espécies de bactérias próximas à B. plebeius, os cientistas concluíram que essa enzima não estava presente em nenhuma das bactérias parentes da dita bactéria.

OS MECANISMOS ENVOLVIDOS…

Peraí. Como essa bactéria então conseguiu essa enzima? O que os autores do artigo propõem é que tenha sido através de um mecanismo que chamamos de “transferência horizontal (ou lateral) de genes“. Isso significa que uma bactéria pode adquirir genes de outras bactérias que não sejam suas ancestrais diretas!

  • A transferência horizontal de genes seria como se  uma pessoa que tem olhos azuis se aproximasse de você e, gentilmente, te passase os “genes-olhos-azuis”. Você, então,  intenalizaria esses genes e… (supresa!) você passa a ter olhos azuis”!
  • Esse mecanismo de transferência gênica é um dos culpados para disseminação da resistência bacteriana à antibióticos e, consequentemente, do surgimento de linhagem multirresistentes como o MRSA (Staphylococcus aureus resistente à meticilina – e a mais um monte de antibióticos)
  • Já a transferência vertical de genes, é a que acontece com a gente: herdamos os genes dos nossos pais, nossos ascendentes diretos.)

Em outras palavras, isso significaria que genes da bactéria marinha Zobellia galactanivorans (do início do post, e que se alimenta de algas que são utilizadas na fabricação do sushi) acabam (via sushi) chegando ao intestino dos japoneses. Ali, as bactérias da microbiota (Bacteroides plebeius) se apropriaram de alguns genes (no caso, o da enzima porfiranase) que permitem às bactérias se alimentarem de mais uma fonte de alimento!

E DAÍ…?

Para verificarem se era um evento comum, os pesquisadores examinaram as bactérias intestinais de 13 volutários japoneses em busca de porfiranases. E acharam pelo menos 7 enzimas do mesmo tipo, além de outras 6 com papel semelhante. Além do microbiona dos “japas”, 18 americanos também foram analisados, e em nenhum o gene foi encontrado.

As enzimas humanas não digerem muitos dos polissacarídeos vegetais e, assim, eles passam ao final do tubo digestório onde, ali, as bactérias da microbiota (já falei sobre isso AQUI e AQUI) fornecerão uma ajudinha. Isso acontece, pois essas bactérias obtém energia degradando polissacarídeos da dieta do seu hospedeiro. Agora, com esse estudo, temos a evidência de que os alguns japoneses possuem uma ajudinha extra para digerir, com maior eficiência, o sushi – enquanto nós, meros ocidentais, nos contentamos em eliminar a alga sem digeri-la.

É muito relevante ressaltarmos que há tempos fala-se na possibilidade de a microbiota intestinal trocar genes com microrganismos do ambiente. Mas isso era apenas uma hipótese provável, mas nunca demonstrada… até este paper.

Sabemos que um dos indivíduos da pesquisa, foi uma bebezinha que, com certeza, ainda não comeu sushi em grandes quantidades, mas que apresenta em seu microbioma, os genes da porfiranase. O que isso significa? Se eu disser que sua mãe também possui bactérias que produzem a enzima fica mais claro? Sim… Transmissão mãe-filha da microbiota!

Ainda não sabemos quando ocorreu esta transferência de genes. Acredito que já tenha algum tempo, por dois amplos motivos: 1) é um processo raro de acontecer e; 2) antes as algas não eram esterilizadas, e hoje passam por processos de cozimento e preparo que podem dificultar ainda mais o processo.

Apesar disso, essa descoberta nos dá uma ideia de como a microbiota pode ter se adaptado durante  as alterações na dieta humana – ou mesmo como a própria microbiota pode direcionado a evolução humana – de forma a, com o passar do tempo, podemos obter um melhor aproveitamento nutricional da nossa alimentação. Podemos, então, pensar como nossos hábitos alimentares contemporâneos estão colocando em teste nossa microbiota, direcionando o microbioma humano a um novo padrão para as próximas gerações.

“Na próxima vez que você der uma bicadinha em um alimento diferente, pense nos microrganismos que podem estar ali, que você irá provavelmente ingerir e que, possivelmente, estarão fornecendo novas ferramentas aos seus 100 trilhões de amigos microscópicos!”

Ah, e então!? Conseguiu fazer a relação com o textinho do início da postagem?

ARTIGOS
Hehemann, J., Correc, G., Barbeyron, T., Helbert, W., Czjzek, M., & Michel, G. (2010). Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota Nature, 464 (7290), 908-912 DOI: 10.1038/nature08937

Jermy, A. (2010). Environmental microbiology: You are what you eat Nature Reviews Microbiology, 8 (6), 387-387 DOI: 10.1038/nrmicro2372

Sonnenburg, J. (2010). Microbiology: Genetic pot luck Nature, 464 (7290), 837-838 DOI: 10.1038/464837a

LEIA TAMBÉM:

Maravilhas Microbianas

Em um post anterior tive a oportunidade de conhecer e divulgar o Río Tinto, na Espanha. Depois que fiz esse post, achei mais uma belíssima foto desse local e quero dividí-la com vocês:

Mas o que eu queria mesmo com esse post é mostrar um outro lugar… Há alguns dias tive a feliz oportunidade de descobrir o nome de um outro lugar que eu sempre achei fantástico: a Grand Prismatic Spring (Grande Fonte Prismática) no parque de Yellowstone, nos EUA. Não sabe o que é? Olha, então, a foto aí em baixo que achei no site da NASA! [obtida pelo Satélite IKONOS em 17 de agosto de 2001]

O “Yellowstone National Park” é a área com a maior concentração de fontes termais e geysers do mundo! E  “Grand Prismatic” é a maior fonte termal no parque de Yellowstone, além de ser considerada a terceira maior do mundo (na Nova Zelândia estão as duas maiores). A “Grand Prismatic” está situada sobre um grande e plano monte, onde a água flui uniformemente por todos os lados, formando uma série de pequenos degrais (argh!) degraus.

A fonte foi descoberta em 1871, em uma expedição, e recebeu esse nome devido a sua belíssima coloração. O artista Thomas Moran – que estava na expedição – retratou em aquarela o que viu. Acontece que… bem… o geólogo A.C. Peale achou os quadros muito exagerados e retornou ao local em 1878 a fim de verificar essas cores.

Mas o que dá a essa fonte termal as faixas de cores tão diferentes? Vou explicar, mas antes alguns dados: A “Grand Prismatic Spring” possui cerca de 90 m de diâmetro e 50 m de profundidade e tem vazão estimada em cerca de 2100 L/min.

A água no centro dessa grande fonte tem cerca de 87° C.

Essa temperatura de 87° C é tão elevada que se torna quase inviável para suportar a vida – ou seja, ali parece ser estéril (!) –  por isso o azul profundo tão bonito no centro da imagem.

Na verdade, existem algumas Archaea, que sobrevivem em temperaturas até mais altas que essa. A grande campeã é uma espécie de Pyrodictium que cresce a 121° C.  Já, quando falamos apenas de bactérias, a maior temperatura registrada é de 95° C. [Madigan et al (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Artmed]

Na água um pouco mais fria ao logo das bordas desse “lago”, entretanto, colônias de bactérias termofílicas (que gostam de calor) crescem… e muito bem! Pigmentos coloridos são produzidos por essas bactérias como protetores solares naturais. E, dependendo da quantidade de clorofila ou carotenóides… O resultado é o espectro de cores que vão do azul claro do centro ao laranja das bordas.

A água da fonte é rica em minerais, o que permite às bactérias obter energia (já comentei sobre isso aqui e, principalmente, aqui).

As fontes termais de Yellowstone são estudadas pelos cientistas da NASA pois elas podem ser similares aos primeiros ambientes onde a vida poderia ter sido surgido/evoluido na Terra. Outros astros no sistema solar (e.g.: Europa ou Marte) podem, também, ter fontes termais, possivelmente cheias de vida.

E, para terminar, Veja, agora, duas das fotos mais legais que achei do lugar (!):

E, para terminar, alguns vídeos desse fantástico local!

Principais fontes consultadas:
http://www.yellowstonenationalpark.com/midway.htm
http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=4523

Laços de união e comunicação em bactérias

Post dedicado à minha querida Bê Neviani. Ela que com seus autoindutores vai agregando e agregando pessoas, fazendo surgir novos laços de amizade – dos quais eu sou muito grato. Parabéns, Bê! E obrigado!

 

Bactérias se comunicam?

Até pouco tempo, era comum acharmos que as bactérias eram seres que viviam isolados uns dos outros. A célula estava ali, sozinha, buscando seus nutrientes, multiplicando… Enfim, uma forma de organização extremamente simples.

Nos anos 50, decobriu-se a relação entre bioluminescência e bactérias. Nos anos 80 foram descritas moléculas denominadas autoindutores – elas estavam envolvidas no processo de bioluminescência da lula Euprymna scolopes. A bioluminescência neste molusco ocorre devido à presença da bactéria Aliivibrio fischeri (anteriormente, Vibrio fischeri) que em um órgão especial do animal. Curiosamente essas bactérias só produziam luminescência quando em grande densidade populacional, e quando em células isoladas (planctônicas), esse fenômeno não era identificado. Enfim, ficou claro que, de alguma forma, as bactérias se comunicavam.

Os princípios dessa forma de comunicação, que chamamos de quorum sensing, são simples. Veja as imagens abaixo [retiradas de Antunes (2003)].

(A) Poucas bactérias no meio, não são capazes de detectar os autoindutores no ambiente devido à baixa concentração. Em (B) vemos que a elevada densidade populacional faz com que a concentração de moléculas de autoindutores aumente. Dessa forma, através de receptores de membrana, chamados genericamente de receptores R, reconhecem esses autoindutores.

Quando se ligam aos receptores R, os autoindutores atuam como reguladores da expressão de genes específicos

Unidas elas podem mais!

As células bacterianas são dificilmente encontradas isoladamente (na forma planctônica) na natureza. De fato, cerca de 90% das bactérias que estão na natureza econtram-se nos chamados biofilmes. Você pode ter uma ideia clara do que é isso, passando a língua nos seus dentes (compare a textura do dente antes e após a escovação). Na nossa boca temos uma quantidade muito grande de bactérias, e a formação de biofilme nos dentes é um evento natural – são as práticas de higiene (escovação e fio-dental, por exemplo) que permitirão a retirada deste biofilme e evitarão possíveis doenças que vão de uma simples cárie a uma periodontite com perda total de dentes.

Um biofilme começa quando células isoladas aderem-se a uma determinada superfície. Aderida, a bactéria muda a expressão de diversos genes, perde os flagelos (tornando-se imóvel) e inicia a produção da matriz.  Ali elas crescem rapidamente e iniciam uma comunicação com outras células adjacentes – que se aderem à matriz, aumentando o biofilme (Veja a figura abaixo, retirada do Microbiologia de Brock).

Quer outros exemplos? Claro!

O primeiro é o “Río Tinto” na Espanha.

Procariotos aderidos às rochas do "Río Tinto" oxidam o ferro(II) existente em grande quantidade nas águas do rio. A oxidação acontece à medida em que a corrente de água flui sobre o biofilme, e oxidando o Fe(II) a Fe(III) as bactérias conseguem obter energia - processo conhecido como quimiolitotrofia.

[Eu já havia comentado sobre esse processo de obtenção de energia a partir de oxirredução de minerais no post “Dê-me pedras… eu faço um banquete”. Relembre clicando AQUI]

O segundo exemplo, é a bactéria oportunista Pseudomonas aeruginosa, que é capaz de formar biofilme nos alvéolos pulmonares de indivíduos com fibrose cística, provocando sintomas de pneumonia.

E por que essa estratégia é tão comum entre as bactérias? Podemos citar algumas razões:

  1. Biofilmes funcionam como um sistema de autodefesa. Resistem à forças físicas que poderiam remover células isoladas; além de escapar da fagocitose pelas células de defesa do corpo e dificultar a penetração de moléculas tóxicas, como antibióticos. Podemos ter uma ideia da importância clínica dos biofilmes quando vemos dados como este: um biofilme pode tolerar concentrações de antibióticos de 10 a 1000 vezes maiores que a necessária para matar bactérias planctônicas.
  2. Biofilmes permitem que células permaneçam em um nicho favorável, ou permite que as bactérias cresçam em locais relativamente inóspitos: seja um tecido animal, uma superfície de rio, rochas,  ou mesmo lentes de contato, sondas urinárias e outros aparelhos hospitalares.
  3. Biofilmes permitem uma estreita associação entre células bacterianas. Tanto há o favorecimento do quorum sensing e da sobrevivência, como a proximidade entre as células favorece o intercâmbio de material genético intra- e interespecífico (biofilmes podem ser formados por uma única espécie ou por espécies diferentes).

Concluindo…

Como já diziam no passado…

– “Quem não comunica se trumbica” (Chacrinha)

– “A união faz a força” (origem indeterminada)

Fontes consultadas

Antunes LCM (2003) A Linguagem das Bactérias. Ciência Hoje, 33(193).

Kaper J, Sperandio V (2005) Bacterial Cell-to-Cell Signaling in the Gastrointestinal TractInfection and Immunity 73(6), 3197-3209 DOI: 10.1128/IAI.73.6.3197-3209.2005

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Porto Alegre: Artmed.

Mohamed J, Huang D (2007) Biofilm formation by enterococciJournal of Medical Microbiology 56(12), 1581-1588 DOI: 10.1099/jmm.0.47331-0

Dê-me pedras… eu faço um banquete

Chile… Deserto do Atacama… Ilha de Páscoa… Patagônia… Andes Chilenos… E eles [os micróbios] também estão por lá. É a ubiquidade dos microrganismos.
.
E vamos começando pelos Andes Chilenos – um lugar árido e inóspito para humanos e grande parte das formas de vida. Apesar disso, microrganismos sobrevivem ali (e com sucesso!) partir de uma dieta muito peculiar: ar e rochas! Não bastasse ocupar esse ambiente, alguns também sobrevivem a grandes períodos de seca, grande fluxo de ultravioleta, lagos de ácido sulfúrico contendo metais tóxicos. Esses micróbios fixam CO2 em biomassa, comendo [leia: oxidando] minerais que contenham formas reduzidas de ferro e enxofre – é um processo que é mais ou menos como a fotossíntese, porém, a energia do sistema não vem do Sol, mas de minerais: é a quimiossíntese
.
A partir do seu metabolismo, esses micróbios mobilizam metais que antes estavam presos em rochas (em inglês ore: rochas que contém minerais interessantes para a mineração). Dessa forma, esses minúsculos seres vivos adquirem uma importância econômica significativa na chamada biomineração. Nesse processo, a extração é feita com o auxílio de microrganismos e não há o uso excessivo das técnicas tradicionais que envolvem calor extremo e/ou produtos tóxicos que possuem efeitos nocivos tanto para os manipuladores quanto para o meio ambiente. Ainda no Chile, o deserto do Atacama é um dos ambientes mais extremos  –  descrito várias vezes como o deserto mais seco do mundo – e, tambémali, encontramos esses microrganismos “comedores-de-minerais”.

Essa pilha tem cerca 60.000 toneladas de material para que os micróbios que a habitam extraiam os preciosos minerais. Em detalhe, uma micrografia eletrônica de varredura mostrando as “Acidithiobacillus ferrooxidans” aderidas à partículas de calcopirita. A calcopirita é um mineral de cobre e uma das principais fontes de obtenção do mesmo. As bactérias possuem 1-2 micrômetros de comprimento.

Essas bactérias que oxidam o ferro, por exemplo, já foram encontradas no fundo dos oceanos, em minas ácidas, em áreas alagadas, em águas subterrâneas e em lagos. A geoquímica desses ambientes, consequentemente, pode ser alterada pela atividade metabólica desses procariotos – e, assim, a disponibilidade de minerais e os ciclos de macro e micronutrientes.
.
Só para vermos como o metabolismo dos micróbios é variado, além da quimiossíntese (a energia proveniente de reações de oxirredução é utilizada na conversão do CO2 em biomassa) que falamos acima, podemos citar a fotossíntese anoxigênica (a energia proveniente da luz do sol é utilizados na conversão do CO2 em biomassa, mas não há a utilização do O2 como nos vegertais).
.
A figura abaixo (clique nela para vê-la ampliada), retirada do livro de Tortora et al (2005), mostra a divisão de todos os organismos, de acordo com sua forma de metabolismo. Vele a pena observar que em todos os tipos de metabolismo temos representantes bacterianos!


.
Algumas bactérias suportam um ambiente com o pH baixíssimo, perto de 1.0 (ácido); enquanto outros precisam de um pH  próximo 7.0 (neutro). Mas, continuando no exemplo inicial, com um metabolismo tão complicado (pH baixíssimos e quantidades traços de oxigênio), essas bactérias são difíceis de serem cultivadas e manipuladas em laboratório. Repare bem… DIFÍCIL.  Não, impossível. E é tão possível que pesquisas têm sido feitas para esclarecer melhor a parte molecular dos processos bioquímicos.
.
Além disso, muitas questões ainda estão encucando muito os cientistas… Por exemplo: como esses microrganismos controlam essa dieta? O substrato da reação Fe(II) na presença de oxigênio pode gerar espécies reativas de oxigênio. Mas, mesmo em condições de anaerobiose (ausência de O2) o Fe(II) pode ser tóxico para algumas espécies. Como é o mecanismo de toxicidade do Fe(II) nestas bactérias? Como ocorre o transporte do Fe(II) para dentro e do Fe(III) para fora da célula? Possiveis transportadores são conhecidos, mas como eles funcionam ainda não está claro.
.
Um fato interessante, mas que ainda carece de uma explicação, é o fato de os microrganismos acidófilos possuem as enzimas que oxidam o Fe(II) no lado extracelular da célula. Por sua vez, as bactérias neutrofílicas mantém sua maquinaria oxidativa no interior da célula. E o que acontece para que o Fe(III) formado no interior dessas células bacterianas não se precipite? Há formação de proteínas/polímeros que se ligam ao Fe(III)?
.
A questão é que quanto mais se sabe, mais se vê que menos se sabe. E conhecendo mais sobre como funciona o metabolismo dos “comedores-de-minerais”, melhor poderemos entender o papel que esses organismos tiveram (e ainda têm) na geoquímica dos diferentes ambientes da Terra. Isso, sem contar as aplicações biotecnológicas/industriais que já estão sendo proporcionadas.
.
Textos básicos em microbiologia:

Tortora GJ, Funke BR, Case CL (2005) Microbiologia. 8 ed. Porto Alegre: Artmed

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Porto Alegre: Artmed.

Artigo consultado:

ResearchBlogging.orgNewman, D. (2010). Feasting on Minerals. Science, 327 (5967), 793-794 DOI: 10.1126/science.1184229.

Sobre ScienceBlogs Brasil | Anuncie com ScienceBlogs Brasil | Política de Privacidade | Termos e Condições | Contato


ScienceBlogs por Seed Media Group. Group. ©2006-2011 Seed Media Group LLC. Todos direitos garantidos.


Páginas da Seed Media Group Seed Media Group | ScienceBlogs | SEEDMAGAZINE.COM