Cientistas criaram micróbios em um experimento de laboratório e desenvolveram um novo sentido: WebCuriosos

As bactérias podem desenvolver uma nova sensibilidade aumentada aos níveis de ácido quando expostas a diferentes extremos ambientais no laboratório, mostra um novo estudo.

Este sentido desencadeia uma cascata de diferentes expressões genéticas, permitindo que os micróbios se reconfigurem para extremos em constante mudança.

Desde as células mais pequenas até às maiores baleias, toda a vida enfrenta o desafio de condições ambientais em constante mudança e cíclicas.

Para entender melhor como podemos nos curvar fisiologicamente a tais extremos, a microbiologista Sarah Worthan, da Universidade Vanderbilt, em Nashville, e sua equipe pressionaram Escherichia coli bactérias ao extremo.

Algumas das populações de bactérias foram capazes de desenvolver rapidamente mutações genéticas que as ajudaram a prosperar. Cânceres faça uso das mutações resultantes tambémpara criarem para si um ambiente mais favorável.

“Nossos resultados sugerem [these mutations] pode servir para coordenar rapidamente respostas fisiológicas complexas através da detecção de pH e esclarecer como as populações celulares usam sinais ambientais para coordenar respostas rápidas a ambientes complexos e flutuantes”, afirmam os pesquisadores. escreva no papel deles.

Worthan e colegas criaram a sua intensa versão experimental das mudanças ambientais, expondo 16 populações de E. coli a crises de fome extrema e prolongada antes de transferi-los para um ambiente fresco e rico em nutrientes e repetir o processo.

À medida que os micróbios morriam de fome, os resíduos metabólicos acumulavam-se, causando mudanças drásticas no seu pH ambiental. As bactérias tiveram então um novo começo com novos recursos a cada 100 dias, replicando o ciclo de festa e fome que a vida frequentemente enfrenta no mundo real.

Uma única mudança no bloco de construção da proteína surgiu e se espalhou em sete das populações de bactérias, principalmente nos primeiros 300 dias do experimento. Esta mudança de aminoácidos de um arginina para um histidina aconteceu na proteína Rho – uma molécula envolvida em informar ao mecanismo de produção de proteínas da bactéria quando cessar a produção.

“Essa mutação ró surgiu repetidamente em nossas culturas de evolução de laboratório”, explica Microbiologista da Universidade Vanderbilt, Megan Behringer.

“Voltamos aos nossos dados genômicos e notamos que cada mutação no ró co-ocorreu com uma mutação em um gene chamado 'ydcI.' Não se sabe muito sobre este gene, mas estudos muito recentes sugeriram que ele pode ter um papel na homeostase do pH”.

A proteína Rho normal ajuda as células bacterianas a se saírem melhor em condições de festa, mas é um obstáculo quando seu dono enfrenta a fome. Worthan e equipe encontraram mutação ydcI permitiu que as células tolerassem melhor as mudanças na proteína Rho.

O ydcI a mutação parece estar respondendo a mudanças no pH. Portanto, ele atua como um interruptor ativado pelas mudanças no ambiente para desencadear mudanças nas células individuais.

“Mesmo que as bactérias interajam umas com as outras através do seu ambiente extracelular, as células individuais têm algum controlo sobre os seus ambientes intracelulares,” diz Bratton.

Esses genes trabalham juntos para permitir que as células se dobrem fisiologicamente com mais facilidade às condições ambientais em constante mudança. A equipe encontrou vários exemplos do mesmo mecanismo na natureza.

“Encontramos isso neste patógeno negligenciado, Bartonella baciliformeque causa a doença de Carniça nos vales andinos da América do Sul”, diz Behringer.

“Essa espécie de bactéria já era conhecido pelo sensor de pH pois deve ajustar-se rapidamente do pH alto do intestino do inseto ao pH neutro do sangue humano quando é transmitido pelo seu vetor flebotomíneo.

Ser bom em se adaptar dessa forma ajuda as células a superar outras, como vemos no câncer. Os cancros parecem também utilizar um mecanismo semelhante para aumentar o seu pH interno, criando uma cascata de diferentes expressões genéticas que são então utilizadas para remodelar o ambiente celular à sua volta.

Estes resultados ilustram “o poder da evolução experimental para identificar mutações funcionalmente importantes e relevantes para ambientes naturais”, disse Worthan e equipe. concluir.

Esta pesquisa foi publicada em PNAS.