Cientistas descobrem bactérias presas em um ciclo temporal evolutivo sem fim: WebCuriosos
Lago Mendota no Wisconsin é transformada pela mudança das estações – coberta por gelo no Inverno e por algas no Verão – e um novo estudo mostra como estas mudanças cíclicas estão a colocar as bactérias do lago em ciclos evolutivos.
Liderada por pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, a equipe por trás do estudo analisou 471 amostras de micróbios de lagos coletadas ao longo de 20 anos, observando variações genéticas dentro e entre espécies ao longo do tempo.
Os dados mostraram milhares de espécies de bactérias evoluindo ao longo das gerações, evoluindo depois para um estado praticamente idêntico à medida que as estações mudavam. Como os micróbios vivem apenas alguns dias, estamos falando de uma evolução genética que atravessa milhares de gerações no período de um ano.
Esses ciclos também se repetiam ano após ano, como um vídeo reproduzido e depois reproduzido de trás para frente, de volta ao ponto de partida original. Dos 2.855 genomas bacterianos estudados, foram encontradas mudanças sazonais cíclicas em 80% deles.
“Este estudo é uma mudança total na nossa compreensão de como as comunidades microbianas mudam ao longo do tempo”, diz o cientista marinho Brett Baker, da Universidade do Texas em Austin.
“Este é apenas o começo do que estes dados nos dirão sobre a ecologia microbiana e a evolução na natureza”.
À medida que as condições ambientais mudaram, mostrou a análise, diferentes estirpes bacterianas conseguiram prosperar e tornar-se dominantes – apenas para perder terreno para outras estirpes à medida que as estações mudavam. Cerca de 20% das espécies estudadas mostraram um padrão mais sustentado de mudança genética, abrangendo décadas.
Isto ficou particularmente evidente em 2012, quando o lago teve um verão mais quente e seco do que o normal. A equipe notou uma mudança substancial nos genes que controlam as bactérias azoto metabolismos naquele ano – muito provavelmente devido aos níveis mais baixos de algas produtoras de nitrogênio, resultantes de menos água fluindo para o lago.
Com a ajuda de um supercomputador para acelerar enormemente o processo, os pesquisadores montaram o que chamam de metagenomas de cada amostra de água, uma técnica projetada para observar atentamente as sequências genéticas de fragmentos de DNA ao longo do tempo.
“Imagine que o genoma de cada espécie é um livro e cada pequeno fragmento de DNA é uma frase” diz ecologista microbiano Robin Rohwer, da Universidade do Texas em Austin. “Cada amostra tem centenas de livros, todos divididos nessas frases.
“Para remontar cada livro, você precisa descobrir de qual livro veio cada frase e colocá-las novamente em ordem.”
As descobertas sugerem que a ecologia e a evolução parecem andar juntas em vez de funcionarem de forma distinta – e essa é uma perspectiva importante para os investigadores, especialmente quando estudam um planeta que continua a aquecer.
Saber quais as estirpes de bactérias que dominarão ajuda os cientistas a descobrir quanto carbono os lagos poderão absorver, por exemplo – e como as cadeias alimentares aquáticas poderão ser afectadas através de adaptações às estações mais quentes.
“A mudança climática está mudando lentamente as estações e as temperaturas médias, mas também causando eventos climáticos mais abruptos e extremos”, afirmou. diz Rohwer.
“Não sabemos exactamente como os micróbios responderão às alterações climáticas, mas o nosso estudo sugere que irão evoluir em resposta a estas mudanças graduais e abruptas”.
A pesquisa foi publicada em Microbiologia da Natureza.