Bactérias e vírus ajudam a desvendar um dos segredos da evolução

Por , em 28.01.2012

A corrida armamentista entre um vírus e as bactérias que eles atacam tem ajudado os cientistas a entender melhor um dos mistérios da evolução: como novas características evoluem?

Em uma série de experimentos, bactérias infectadas com vírus adquiriam repetidamente a capacidade de atacar seus hospedeiros através do receptor na membrana celular da bactéria, como explicou Justin Meyer, pesquisador-chefe e estudante de graduação na Universidade Estadual de Michigan, EUA.

De acordo com a teoria da evolução, a seleção natural pode favorecer certos membros de uma população por causa das características que possuem, como camuflagem ou habilidade de conseguir certos alimentos. Esses organismos favorecidos são mais propensos a se reproduzirem, passando os genes com características úteis para as futuras gerações.

Embora seja claro que a seleção natural faz com que uma população mude ou se adapte, não é fácil explicar como traços novos surgem. Por exemplo, mutações genéticas aleatórias se acumulam gradualmente até que elas produzam novas características? Ou será que a seleção natural conduz o processo desde o início, favorecendo certas mutações que possam surgir, até que um traço totalmente novo apareça?

No novo estudo, pesquisadores fizeram com que um vírus desenvolvesse uma nova maneira de infectar as bactérias, e depois observaram as alterações genéticas associadas a essa nova habilidade. Eles também descobriram que as mudanças ocorridas nas bactérias podem impedir que o vírus adquira essa nova característica.

Em 102 experimentos, eles combinaram células de E. coli com o vírus, chamado de lambda. Lambda normalmente infecta a bactéria a partir de um receptor chamado LamB, na membrana externa da bactéria. O vírus faz isso usando a proteína J, que fica no final de sua calda.

Quando cultivadas sob certas condições, a maioria das células E. coli desenvolveu resistência ao vírus parando de desenvolver receptores LamB. Para infectar as células bacterianas, então, o vírus teve que encontrar outra entrada na célula. Uma vez dentro, o vírus sequestra a capacidade das células da bactéria de copiar e reproduzir o próprio código genético.

Em 25 dos 102 testes, o vírus adquiriu a capacidade de infectar bactérias através de outro receptor, chamado OmpF. Os vírus eram geneticamente idênticos no início do experimento, então os pesquisadores analisaram quais alterações genéticas ocorreram.

Eles descobriram que todas as cepas que podem infectar as bactérias compartilhavam pelo menos quatro mudanças, que estavam no código genético da proteína J e que trabalhavam juntas.

“Quando você tem três das quatro mutações, o vírus ainda é incapaz de infectar a E. coli. Quando você tem quatro de quatro, todas elas interagem umas com as outras. Nesse caso, a soma é muito maior do que suas partes componentes”, explica Meyer.

No entanto, a seleção natural parece ter impulsionado o surgimento de mutações individuais porque as mesmas mutações surgiram, e porque elas aparecem para afetar a função da proteína J.

“As mutações são realmente centradas em uma pequena parte do gene que afetou a ligação”, disse Meywe.

Então, por que, na maioria dos casos, os vírus não adquirem a capacidade de entrar pela porta OmpF? Os pesquisadores procuraram ver se outras mudanças no vírus ou na bactéria interfeririam nisso.

Eles descobriram que, enquanto outras mudanças no vírus não parecem interferir, uma alteração específica encontrada nas populações de E. coli de 80 experimentos consegue causar uma mudança. Interrupções apareceram em genes de bactérias responsáveis pela produção de um complexo de proteínas, chamado ManXYZ, na membrana interna. Essa mudança na membrana interna significa que o vírus não poderia chegar até o interior da célula, seja a partir do LamB ou OmpF.

“Então, há essa dança coevolucionária interessante”, disse Meyer. “Uma mutação no hospedeiro e quatro mutações no vírus pode levar a um novo vírus. Senão, todo o sistema é desligado”. [LiveScience, foto de Gwire]

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13 comentários

  • ARIOVALDO BATISTA:

    É um assunto interessante, QUE NA REALIDADE VAI PROVAR QUE NÃO HÁ SELEÇÃO NATURAL ABSOLUTAMENTE NENUMA. As espécies se alteram de “forma inteligente”, como o homem está fazendo para gerar novas espécies, ainda que de forma prudente, porque além da tencologia, nos falta a elevada moral e ética para entender o que pode resultar de uma besteira.

    Há um cientista americano (se interessar posso procurar o nome) que está pesquisando que os “virus e bactérias” podem modificar o DNA de uma célua. Há algum tempo atrás, a Revista Superinteressante publicou uma reportagem que para cada “célula do ser vivo”, existem em média 10 OUTROS ORGTANISMOS VIVOS PARA QUE ESSA CÉLULA POSSA METABOLIZAR O QUE SE ENTENDE POR “VIDA”. Então, A CÉLULA É DE FATO UM “AMBIENTE” PARA A VIDA DE OUTROS 10 ORGANISMOS MICROCÓPICOS (VIRUS E BACTÉRIAS, e acredito que isso é de fato o “projeto de vida” que se vibailiza através de uma DNA, um mero desenho como aquele que descemos na fábrica para fabricar nossos artefatos.
    Outra coisa que se pode deduzir é que célula sendo um ambiente, A VIDA NORMAL PRESSUPÕE UM CERTO EQUILÍBRIO ENTRE QUEM VIVE E O AMBIENTE ONDE SE VIVE. Se houver algum desequilíbrio na célula (ambiente), os seres vivos irão também se desequilibrar, E PODE SUGIR A DOENÇA, OU ATÉ MESMO A CURA,depende do sentido do desequilíbrio. E como isso pode acontecer?
    Outra coisa que se pode concluir. Parece claro que podemos alterar uma célula através do “pensamento”, isto é, ATRAVÉS DO CÉREBRO SE PODE ALTERAR A CÉLULA, EQUIVALE DIZER, PRODUZIR ALGUM DESEQUILÍBRIO NA FORMA COMO AS COISAS ESTÃO. E dái surgem as “doenças mentais” tanto quanto as “curas mentais”. Desenvolvemos a imagem de que virus e bactérias só produzem mal, mas SEM ELES NÃO HÁ VIDA.
    E se pode alterar o ambiente da célula pelo pensamento, QUE TAL UM SER VIVO SER “IMPELIDO” A FAZER ALGUMA MODIFICAÇÃO NA CÉLULA PARA QUE ESSES MICROORGANISMOS ALTEREM O DNA DE FORMA QUE SE QUEIRA? Bastaria apenas que alguém que pense, SOUBESSE O QUE ESTÁ FAZENDO. Não é exatamente o que homem está fazendo nos laboratórios, alerando a “codificação” do DNA?
    A grande pergunta seria: UMA MINHOCA PODE “PENSAR” EM COMO ALGERAR SEU PRÓPRIO DNA?
    A minhoca sozinha evidentemente que não. MAS SE FOSSE POSSÍVEL “ALGÚÉM” forçar o “pensamento” da minhoca para fazer isso ou aquilo, NÃO SERIA POSSÍVEL? Se você “ensina” o garota a andar de bicicleta, ELE NÃO APRENDE?
    Como alguém “de fora” poderia induzir o pensamento de uma minhoca e produzir outro ser vivo até diferente da própria minhoca?

    Claro que ninguém encontraria resposta para isso em ciência alguma, e muito menos em PhDs do tamanho que quiser! Mas está aí a questão que responderia de forma insofismável que a evolução não se dá por seleção natural alguma, MAS POR SELEÇÃO DECIDIDA, e para haber decisaão, há que haver inteligência. Logo a Vida tem origem inteligente, E SÓ SE EVIDENCIA PELA MESMA INTELIGÊNCIA. É assim que o homem “dá vida aos seus artefatos”, APENAS QUE O PROCESSO TECNOLÓGICO É EVIDENTEMENTE DIFERENTE.
    O homem conserva ou quebra seu carro, ATRAVÉS DE SEU PRÓPRIO PENSAMENTO, ou será que não?

  • R^ml:

    Este teu comentário é do tipo Ctrl+C Ctrl+V. Já vi ele em outros lugares.

    A anatomia comparativa é refutada pela presença de estruturas ou sistemas semelhantes em filos distintos, como o olho humano e da lula, que são praticamente idênticos, ou o sistema de voo que exite em quatro filos distintos: mamíferos, aves, insetos e repteis (extinto).

    No registro fóssil, todos os filos atuais surgem de uma vez só no período Cambriano, sem gradualismo anterior.

    A sistemática molecular e seus mecanismos compartilhados só revelam altíssima complexidade em que cada célula poderia ser equiparada a uma grande cidade futurística, totalmente especializada e compartimentalizada.

  • Juliano Movio:

    Numa dessas os cientistas acabam criando uma super bacteria ou um super virus onde nao havera antibioticos ou vacina.

    Possivel extincao humana?
    Sim

    Pode acontecer?
    Pode

    Provavel que aconteca?
    Creio que nao. Com os laboratorios que temos hoje, onde tudo eh muito controlado, creio que seria pouco provavel que aconteca.

    A nao ser que terrorristas possam…… he he. Ae ja eh parte de uma outra historia

  • Thales:

    Eu particularmente, achei interessante o experimento e penso que a maioria dos comentários deixados aqui, passaram ao largo.
    A simbiose a fotossíntese etc., são processos já conhecidos, mas o que o experimento tenta demonstrar é que alterando um indivíduo que interage com outro, este outro altera-se para poder continuar interagir. No mínimo é interessante o estudo apresentado.

  • Eduardo:

    Não vejo especiação quando bactéria/vírus continua bactéria/virus. Alguém ai já viu um vírus ou uma bactéria gerar outra forma de vida distinta ?

  • Roberto:

    Que absurdo. A inteligencia já se manifesta numa fase anterior à vida e de forma hipereficiente. Penso que não valorizamos tudo o que temos de mais, por isso negligenciamos a propria inteligencia e o pouco que dela usamos, ainda o fazemos errado e displicentemente.

  • Tarcisio Cunha:

    Não é a Lynn Margulis que tem uma teoria da evolução baseada nem relações simbióticas entre bactérias e virus? É uma linha de pensamento científico evolucionista não darviniana. Lembro de ter lido o livro dela “Planeta Simbiótico”. Interessantíssimo.

    • João:

      A simbiose faz parte de toda a história natural do planeta.

      Se respiramos é porque existem bactérias vivendo no interior de nossas células, são as mitocôndrias.

      Os vegetais fazem fotossíntese porque possuem “cianobactérias” fotossintetizantes vivendo no interior das células vegetais.

      Os cupins só “comem” madeira porque bactérias quebram a celulose para eles, da mesma forma que vacas e cavalos morreriam de fome se não tivessem colônias de bactérias em seus tratos digestivos.

      Nós mesmos possuímos uma fauna intestinal, melhor entendida como um ecossistema de microrganismos capazes de nos auxiliar no metabolismo da digestão.

  • nght:

    isso n ajuda muito, claro que responde coisas como a seleção natural, mas não explica o porque da visão, por exemplo

    • João:

      Tente pesquisar sobre biofísica e vai ver que a visão não é tão complexa assim. Até vegetais são capazes de diferenciar diferentes comprimentos de ondas, desde azul, vermelho, vermelho extremo e ultra violeta, graças às proteínas chamadas fitocromos.

      Uma célula ou tecido capaz de identificar a fonte de luz é plenamente compreensível, não? Pois se esta célula ou tecido sofrer uma invaginação, a fonte de luz vai incidir com mais intensidade em certas partes dessa invaginação. Então já temos um órgão capaz de identificar a direção da fonte luminosa.

      Se a invaginação fechar completamente, mas com uma membrana translúcida, já temos uma lente ou cristalino, capaz de focar e aumentar a precisão na identificação da fonte luminosa, a partir deste estágio formam-se imagens, propriamente ditas.

      É só ler mais sobre o assunto, e mesmo a visão que parece algo extraordinário passa a ser algo plenamente compreensível.

    • Eduardo:

      Que legal João, estou extremamente feliz agora. Se você já pesquisou sobre biofísica e sabe que a visão não é tão complexa assim. Cria uma olho artificial pro meu pai de 95 anos que tem degeneração macular.

      Pode ser ou não ?

  • Neitan Gomes:

    Interessante, a evolução é uma soma de fatores internos e externos, e não acontece estritamente em uma única espécie. Coevolução é, com certeza, o termo mais adequado.

  • aguiarubra:

    Hummmm…!!!
    Então o “acaso” e a “aletoriedade” age em muito menos de 14 bilhões de anos (são 14 bilhões de nano-segundos?) nesses casos, prá “reagir” em novas formas de mutação útil, né?

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