Veja bactérias evoluindo resistência a antibióticos perante seus olhos
Pesquisadores da Universidade de Harvard (EUA) e do Instituto de Tecnologia Technion-Israel (Israel) produziram um vídeo de cair o queixo que mostra bactérias conforme elas sofrem mutações para se tornar resistentes a antibióticos.
O novo estudo, publicado na conceituada revista científica Science, é a primeira demonstração de grande escala de como as bactérias reagem a doses cada vez maiores de remédio, e como exploram a seleção natural darwiniana para se adaptar e até mesmo prosperar dentro dos medicamentos destinados a matá-las.
“O que mais me surpreendeu é que pudemos ver a evolução acontecendo na nossa frente”, disse um dos coautores da pesquisa, Michael Baym, pós-doutorando na Universidade de Harvard, ao portal Gizmodo.
O problema
A cada ano, cerca de 700.000 pessoas morrem em todo o mundo por conta de infecções bacterianas incuráveis. Superbactérias resistentes a antibióticos podem matar mais de 10 milhões de pessoas até meados do século 21, de acordo com a Organização Mundial da Saúde.
Por causa desse grave problema que enfrentamos atualmente, os cientistas queriam analisar melhor como as mutações acontecem para as bactérias se tornarem resistentes aos remédios.
Para isso, eles usaram uma placa de Petri gigante, apelidada de “Microbial Evolution and Growth Arena” (em português, “Arena de Crescimento e Evolução Microbial”), ou MEGA. É uma plataforma retangular com 60 centímetros de largura e 1,20 metro de comprimento, cheia de ágar, uma substância derivada de algas usada para facilitar o crescimento microbiano.
A bactéria usada no estudo foi a Escherichia coli.
O método
A placa MEGA foi dividida em várias seções, cada uma das quais saturada com diferentes doses de antibióticos. As extremidades da plataforma não continham antibióticos, permitindo que as bactérias se desenvolvessem; essas áreas representaram a linha de partida.
As seções interiores adjacentes continham uma pequena quantidade de antibiótico, apenas o suficiente para matar a E. coli. Mais para dentro da placa, cada seção posterior tinha um aumento de dez vezes na dose. No cerne do prato, havia 1.000 vezes mais antibióticos em comparação com as áreas de menor dose.
Pelas próximas duas semanas, os pesquisadores observaram e filmaram as bactérias, enquanto umas morriam e outras se adaptavam às condições cada vez mais venenosas localizadas nas fronteiras de seus perímetros imediatos. O vídeo resultante mostra literalmente o processo darwiniano em trabalho, um fenômeno normalmente invisível para o olho humano.
Filme de terror
Com o tempo, as bactérias se espalharam até chegarem a uma concentração potente de antibióticos para além da qual não podiam crescer – até que mutantes armadas com o conjunto específico de características necessárias para combater o veneno finalmente emergiram.
Isso em muitos casos não demorou muito. Em cada nível de concentração do antibiótico, um pequeno segmento de bactérias se adaptava às condições hostis, como resultado de sucessivas alterações genéticas acumuladas.
Uma vez instaladas na nova seção da MEGA, essas populações minúsculas mutantes resistentes eram capazes de crescer. Quando chegavam a próxima seção da placa, o padrão se repetia. Os descendentes deste primeiro grupo de mutantes eram capazes de mover-se para áreas preenchidas com concentrações mais elevadas de antibióticos. Eventualmente, várias linhagens de mutantes passaram a competir pelo mesmo espaço, com cepas vencedoras se movendo para áreas com doses mais elevadas de drogas.
No décimo primeiro dia, as bactérias tinham migrado todo o caminho para a mais elevada concentração de droga, no centro da MEGA. Estas mutantes resistentes foram capazes de sobreviver a um antibiótico conhecido como trimetoprim a uma dose 1.000 vezes maior do que a que matou seus ancestrais. Algumas bactérias adquiriram uma capacidade 100.000 vezes maior de afastar ciprofloxacina, um outro antibiótico comum.
“Foram capazes de evoluir mais de mil vezes a resistência ao trimetoprim em 11 dias – que é quase o limite de saturação da droga”, disse Baym. “Simplificando, não havia nenhuma maneira de dissolver droga suficiente para matar essas bactérias”.
É importante ressaltar que todas as bactérias mutantes foram contidas e todos os materiais descontaminados após o uso.
Importância
As observações do estudo mostraram que mutações iniciais levaram a um crescimento mais lento nas bactérias. Isso sugere que elas não são capazes de crescer a velocidades ideais enquanto estão se adaptando.
Mas, uma vez que se depararam com uma imunidade fortuita, o processo de crescimento retornou a taxas normais.
Além disso, as mutantes mais aptas nem sempre eram as mais rápidas. As bactérias mais bem sucedidas ficaram para trás enquanto as estirpes mais fracas eram forçadas a lidar com as doses de drogas intensas nas linhas de frente.
“Graças a necessidade de migrar para sobreviver, vimos uma dinâmica surpreendente pela qual o mais forte não necessariamente ganhava, em vez daqueles que eram bons o suficiente e próximos o suficiente da nova área para superar mutantes nominalmente superiores apenas por serem mais rápidos”, disse Baym. “No entanto, em todos os casos, vimos que esta acumulação sucessiva de mutações foi capaz de evoluir a níveis extremamente altos de resistência a antibióticos em um tempo relativamente curto”.
No futuro, os pesquisadores querem utilizar a placa MEGA para estudar patógenos específicos e ajudar médicos a descobrir como eles desenvolvem resistência a quais antibióticos. [Gizmodo]
