Bactérias magnetotácticas multicelulares (MMB) descobertas no Massachusetts podem esclarecer a evolução

Uma excepção à regra das bactérias unicelulares

Em algum momento do seu ciclo de vida, praticamente todas as bactérias existem como células isoladas - com uma notável excepção: as bactérias magnetotácticas multicelulares (MMB).

Recolhidas de sedimentos ricos em sulfuretos num sapal de maré em Massachusetts, estas MMB podem, segundo os cientistas, ajudar a reconstituir parte da nossa própria história evolutiva, funcionando como uma espécie de elo em falta entre formas de vida simples, unicelulares, e organismos multicelulares complexos como nós.

Um consórcio em forma de esfera, parecido com um blastocisto

É verdade que outras bactérias conseguem associar-se a células vizinhas quando isso lhes convém; nas MMB, porém, tudo é feito em conjunto. O nível de interdependência é tal que cada célula, por si só, literalmente não consegue sobreviver se for separada do seu “consórcio” - o super-organismo irregular e nodoso onde vive.

No interior desse consórcio, as células dispõem-se num formato esférico com uma cavidade central, lembrando um blastocisto, a fase do desenvolvimento embrionário que surge imediatamente depois de óvulo e espermatozoide se fundirem.

O facto de esta bactéria se parecer tanto com esse ponto de transição - de duas células singulares, com genéticas diferentes, para um conjunto inseparável - é particularmente intrigante, até porque comparações com embriões já forneceram muitas pistas sobre a nossa evolução.

Ainda assim, há uma diferença crucial: ao contrário de um blastocisto, cada célula de uma MMB é, ela própria, um organismo independente. Isto já era sabido, mas assumia-se que esses indivíduos poderiam ser clones entre si, uma vez que todas as células se sincronizam para se replicarem quando o consórcio inteiro se divide em dois.

Diversidade genética e “divisão de trabalho” nas MMB

Uma equipa liderada pelo microbiologista ambiental George Schaible, da Montana State University, avançou neste tema ao mapear os metagenomas de 22 consórcios de MMB.

A análise mostrou que as células dentro de um mesmo consórcio não são clones. Mais: a diversidade de genes distribuída por todo o agregado permite que diferentes indivíduos desempenhem funções distintas que favorecem o conjunto - de forma semelhante ao que fazem os órgãos num corpo, ou uma sociedade que beneficia das competências e interesses variados dos seus membros.

Como escrevem os autores: "As células individuais dentro dos consórcios de MMB exibem taxas dramaticamente diferentes de captação de substrato, indicando diferenciação metabólica, bem como actividade localizada de síntese proteica".

Fontes de carbono e energia num sapal de maré

Estas bactérias subsistem com uma combinação de fontes de carbono e de energia, incluindo um processo em que reduzem sulfato para produzir sulfureto de hidrogénio.

Schaible e os seus colegas observaram que as bactérias "são capazes de assimilar tanto carbono inorgânico como orgânico, indicando crescimento autotrófico e heterotrófico, e que diferentes grupos de MMB demonstram afinidades variáveis por fontes de carbono".

A capacidade de recorrer a múltiplas fontes de energia e de carbono poderá resultar da diversidade interna do consórcio - e pode também ajudar a perceber porque é que as células dependem totalmente umas das outras.

O que poderá estar por trás desta cooperação

Seria provavelmente difícil sobreviver se uma única pessoa tivesse de, sozinha, cultivar, caçar e construir tudo o que o corpo necessita; por isso, as comunidades humanas organizam-se com uma divisão de tarefas. É precisamente assim que os cientistas descrevem o metabolismo de um consórcio de MMB: uma “divisão de trabalho”. A diversidade genética e metabólica identificada neste estudo reforça essa ideia.

As mudanças constantes típicas de um sapal de maré poderão ter impulsionado esta combinação de cooperação e diversidade genética, permitindo ao consórcio tirar partido do que o vento, a água e o tempo lhe imponham.

Nas palavras dos autores: "As células dentro do consórcio poderiam envolver-se numa divisão de trabalho ao metabolizarem substratos específicos (por exemplo, acetato) e depois partilharem esses recursos com outras células através do espaço acelular, possivelmente através da utilização de vesículas de membrana".

E acrescentam: "Abordagens de modelação poderiam lançar luz sobre potenciais redes metabólicas dentro do consórcio, apoiando ainda mais a hipótese de uma divisão de trabalho".

Esta investigação foi publicada na PLOS Biology.