É com prazer que o Profissão Biotec apresenta uma bactéria com comportamento muito curioso: a Paenibacillus vortex! O que ela tem de especial? Essa bactéria desenvolve padrões de crescimento que lembram vórtices!
Estima-se que o comportamento complexo dessas colônias as ajude a lidar melhor com adversidades do ambiente, como competição com outros micro-organismos e escassez de nutrientes. A certeza que temos, acima de tudo, é que a Paenibacillus forma colônias lindas, que deixam qualquer um boquiaberto:
Esse fenômeno de organização é utilizado para fornecer insights em estudos da evolução de alguns comportamentos em seres multicelulares, além de diversas aplicações biotecnológicas. Quer saber mais? Vamos lá!
Paenibacillus antes fazia parte do gênero Bacillus, mas foi reclassificada. O nome significa “quase Bacillus”. É uma bactéria encontrada em ambientes como solo, rizosfera, larvas de inseto, amostras clínicas, etc. O que mais chama atenção é a sua habilidade avançada de perceber e reagir a uma ampla gama de moléculas sinalizadoras e condições ambientais, o que está associado à sua característica de reconfigurar e replicar colônias em arquiteturas complexas! Como isso pode acontecer? Graças ao fenômeno de motilidade celular chamado swarming.
Swarming é uma forma de locomoção superficial, dirigida por flagelos. O Paenibacillus forma colônias com cerca de 10^9 – 10^12 células, que se movimentam por swarming, de forma circular! Assim, formando um grande centro de cooperação, para competir de forma mais ágil por alimento e se proteger contra compostos antibacterianos. O swarming acontece pois a P. vortex possui um sistema de motilidade por meio de quimiotaxia, que é a atração ou repulsão por meio de estímulos químicos, e também por ligações físicas.
Vídeos de microscopias mostram as colônias se movendo a uma velocidade incrível de… 10 mm/h! Pode parecer pouco, para nós, mas imagine o seguinte: se você colocar uma bactéria dessas no centro de uma placa de Petri de 14 cm de diâmetro, ela irá atingir a borda em cerca de sete horas. Confira o vídeo da movimentação circular dessa colônia:
Onde entra a biotecnologia?
Para lidar com os desafios ambientais, o P. vortex produz uma variedade de enzimas e antimicrobianos que afetam muitos microrganismos. A presença desses sistemas defensivos e ofensivos avançados faz dessa bactéria uma fonte valiosa de recursos para aplicação médica, na agricultura, na indústria, etc. Alguns exemplos são:
A produção de enzimas quitinases permite ao P. vortex provocar a degradação de componentes polissacarídicos que compõem a parede celular de fungos. A aplicação disso no controle biológico de pragas da agricultura já é amplamente estudada e os resultados são ótimos para a redução da velocidade de propagação de fungos!
Como um microrganismo presente na rizosfera, o Paenibacillus pode agir simultaneamente como um biofertilizante, auxiliando na disponibilização de nutrientes para a planta, e também como um protetor contra patógenos. Isso acontece devido à sua característica de antagonismo contra outros microrganismos conhecidos por causar danos às raízes.
Microbiologia social: um novo campo de estudo?
As bactérias sentem o ambiente, recebendo sinais, e então executam funções para perceber as informações que são relevantes. A seguir, elas respondem de acordo, mudando a forma da colônia ao mesmo tempo em que redistribuem tarefas e fazem diferenciação de funções celulares, ligando mecanismos de defesa ou ataque.
Esse é um comportamento social complexo, que pôde ser explicado depois que o genoma do P. vortex foi sequenciado e pesquisadores encontraram um número grande de genes relacionados à comunicação e ao processamento de informações ambientais.
Mas o que você não esperava é que essa bactéria fosse classificada como brilhante em uma escala de “QI social das bactérias”. Essa escala foi criada pelo pesquisador Ben-Jacob e representa o potencial de uma bactéria para conduzir comportamentos cooperativos e de adaptação (os chamados sociais) em ambientes adversos. O score de QI leva em consideração o número de genes que permitem as habilidades de comunicar e processar estímulos externos (Two-component system e fatores de transcrição), tomar decisões e sintetizar agentes ofensivos (tóxicos) e defensivos (neutralizantes) durante uma batalha química com outros microrganismos.
O resultado pode ser visto na imagem abaixo. Para curiosidade, compare com outros microrganismos conhecidos, como a Escherichia coli. Perto do P. vortex, ela possui um QI social considerado meramente “comum”!
Se estamos longe de entender padrões sociais complexos dos seres humanos, começar a estudar o comportamento de bactérias pode parecer um bom começo. O que os pesquisadores não esperavam é que esse padrão pode ser mais complicado do que se imagina. Descobriu-se que não é necessário alimento para conduzir o movimento de swarming por quimiotaxia, que antes era pensado ser a força que dirigia esse fenômeno. O P. vortex faz o seu vórtice mesmo quando cultivado apenas em ágar com tampão fosfato.
Engana-se quem acha que estudar comportamento, mesmo em bactérias, é algo simples. O que nos resta? Admirar a beleza das colônias formadas pelo Paenibacillus vortex e também os benefícios trazidos com as aplicações biotecnológicas do seu potencial!
Clique na imagem e acesse uma galeria de imagens feita pelo pesquisador Ben-Jacob!
Referências:
SCHAECHTER, Moselio Schaechter. The Paenibacillus Moving Company. Disponível em: <http://schaechter.asmblog.org/schaechter/2012/01/the-paenibacillus-moving-company.html> Acesso em: 12 ago. 2017.
