Os pesquisadores descobrem o papel fundamental do sexo bacteriano na evolução do microbioma dos mamíferos

Em um estudo pioneiro agora publicado em Proceedings of the National Academy of Science - EUA, a equipa de investigação liderada por Isabel Gordo, do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) (Portugal), em colaboração com o pesquisador Michael Lässig da Universidade de Colônia (Alemanha), usou ratos saudáveis ​​para estudar a colonização intestinal em tempo real e descobriu um papel fundamental para o sexo bacteriano na evolução do microbioma dos mamíferos. Esta descoberta constitui uma mudança de paradigma e abre a possibilidade de desenvolver terapias direcionadas a fagos capazes de lidar com as consequências da infecção e do uso de antibióticos, bem como bactérias resistentes a antibióticos.

p Muito do que sabemos sobre a colonização bacteriana do intestino vem de estudos com bactérias patogênicas em modelos de laboratório altamente artificiais ou contextos de doença. Modelos experimentais padrão, que se concentram em infecções por bactérias patogênicas e tratamento antibiótico contínuo, não detectaram a transferência horizontal de genes guiada por fago (HGT) e sugerem que as bactérias que colonizam o intestino evoluem principalmente por meio do acúmulo de mutações. Em uma descoberta surpreendente, o trabalho dos pesquisadores do IGC mostra agora que o HGT, não mutações, é o primeiro mecanismo evolutivo que determina o ritmo e o resultado da evolução bacteriana em um intestino saudável.

p Escherichia coli é um colonizador comum do intestino humano, bem como um patógeno potencial. O resultado da colonização é muito influenciado por diferentes velocidades e modos de evolução dessa bactéria oportunista. E. coli pode evoluir por meio de mutações, que são então herdados por células-filhas, ou através de um processo de recombinação, ou seja, sexo bacteriano, em que o material genético é compartilhado entre indivíduos não aparentados. No intestino do rato e humano, esta transferência de material genético envolve bacteriófagos temperados (fagos), vírus que infectam bactérias e se integram ao cromossomo bacteriano como profagos, um processo chamado lisogenia. Os profagos podem mais tarde se libertar (e suas informações genéticas) do DNA bacteriano e infectar outras bactérias no microbioma intestinal.

p Nelson Frazão, pesquisadora pós-doutorada no laboratório de Isabel Gordo e autora júnior do estudo, diz:"fagos frequentemente classificados como partículas egoístas revelam seu lado altruísta no intestino, proporcionando uma vantagem metabólica ao seu hospedeiro bacteriano para conquistar e colonizar o intestino ". O material genético do fago que é transferido permite que as bactérias tenham acesso a fontes de carbono específicas presentes no intestino, que fornece uma vantagem de aptidão para bactérias invasoras portadoras de fagos (lisogênicas).

p Descobrimos que o modelo de evolução clássico não se aplica, e, de fato, a transferência horizontal de genes supera em muito a contribuição da evolução por meio do acúmulo de mutações no intestino de um camundongo saudável. "

Isabel Gordo, investigador

p “Com este trabalho, agora entendemos melhor como a evolução funciona normalmente, hospedeiros saudáveis ​​", diz Nelson Frazão, autor júnior da publicação.

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