2010-10-04

Subject: Partículas virais aceleram evolução bacteriana

 

Partículas virais aceleram evolução bacteriana

 

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@ NatureNo oceano, os genes podem saltar entre bactérias com uma facilidade inesperada, graças a estranhas partículas virais que transportam genes de uma espécie para outra.

Estas partículas, conhecidas por agentes de transferência de genes (GTA), inserem DNA no genoma das bactérias tão frequentemente que a transferência genética no oceano pode acontecer entre mil e 100 milhões de vezes mais frequentemente do que antes se pensava, sugerindo que as GTA tiveram um papel poderoso na evolução.

"Sabemos que há muitas trocas de genes em curso nas bactérias mas ninguém tinha arranjado um bom mecanismo para a forma como acontece", diz John Paul, microbiólogo marinho na Faculdade de Ciência Marinha da Universidade do Sul da Florida em St Petersburg, e um dos autores do estudo que finalmente foi bem sucedido na revelação de um mecanismo.

As GTA, que albergam pedaços do genoma do seu hospedeiro no interior de uma cápsula proteica, residem no genoma bacteriano. Quando se libertam, levam alguns dos genes do seu hospedeiro com eles. Durante 30 anos, permaneceram objectos obscuros para estudos ocasionais no laboratório.

A equipa de Paul modificou geneticamente GTA de forma a conterem um gene que confere resistência a um antibiótico. Os investigadores selaram estas GTA em sacos cheios com água do mar recolhida de diferentes ambientes costeiros e colocaram-nos a flutuar no oceano de forma a imitar as condições naturais tanto quanto possível. Depois de serem incubadas ao longo de uma noite, até 47% das bactérias que viviam nos sacos cheios de água do mar tinham incorporado as partículas e o seu conteúdo genético no seu genoma. O trabalho foi publicado na última edição da revista Science.

"São umas sacaninhas mesmo promíscuas", diz Paul, salientando que as GTA infectaram muitas estirpes diferentes de bactérias oceânicas. 

"As GTA são muito peculiares", diz Eugene Koonin, biólogo evolutivo do Instituto Nacional de Saúde em Bethesda, Maryland. "A sua função parece ser a transferência de genes."

No ano passado, Koonin e os seus colegas examinaram análises genómicas de vírus marinhos e previram que as GTA fossem importantes contribuidoras para a transferência genética no oceano. Ele diz que o artigo actual confirma a sua predição ao descobrir eventos frequentes de transferência de genes mediados por GTA na comunidade microbiana marinha.

A transferência horizontal de genes, em que os genes são transferidos entre organismo em vez de serem passados de progenitores para descendentes, ajuda a explicar a forma como as bactérias se adaptam rapidamente a alterações de ambiente e conseguem adquirir resistência a antibióticos. Se uma bactéria tem um gene benéfico, ele pode ser transferido horizontalmente para outras bactérias na população, aumentando a sua frequência por melhorar a sobrevivência daqueles que o transportam.

A transferência horizontal de genes também pode ocorrer por contacto directo célula a célula, através de elementos genéticos móveis chamados plasmídeos ou através de vírus bacterianos, que frequentemente destrói o hospedeiro. As GTA são semelhantes a vírus mas não parecem provocar danos nas células hospedeiras e, mais ainda, parecem transferir genes eficientemente entre bactérias não relacionadas.

 

A equipa de investigadores encontrou cópias exactas do gene de resistência aos antibióticos que a GTA transportava, uma descoberta muito improvável se a transferência horizontal de genes tivesse ocorrido por outros meios. "Estamos absolutamente espantados por ver correspondências exactas dos genes que colocámos na estirpe dadora em diferentes géneros comuns no meio marinho", diz a co-autora Lauren McDaniel, também da Universidade do Sul da Florida.

Os autores optaram por inserir genes para a resistência ao antibiótico vulgarmente utilizado em laboratório chamado canamicina por razões pragmáticas: a sua resistência pode ser facilmente detectada ao tratar as bactérias com o antibiótico e observando quais sobrevivem, mas Paul refere que não há razão para as GTA não desempenharem um papel na propagação de tipos resistência a antibióticos clinicamente relevantes.

@ NatureEntretanto, o biólogo evolutivo Jeffrey Townsend, da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut, diz que este trabalho se destaca dos outros estudos sobre o tema porque a equipa mediu a frequência de transferência de genes na natureza em vez de a inferir através de análises genéticas.

"As pessoas tiveram dificuldades em seguir esta situação no passado pelo que esta é uma observação muito importante", diz ele. "Para compreender a resistência aos antibióticos, a patogenicidade ou os benefícios que as bactérias nos proporcionam, precisamos de compreender como elas evoluem através da transferência horizontal de genes, saber sobre isto pode ajudar-nos a viver num mundo pleno de microrganismos."

 

 

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