Num estudo publicado na PNAS, cientistas utilizaram uma abordagem de evolução experimental para identificar os determinantes genéticos-chave de sua adaptação às condições ambientais. Eles isolaram superpredadores que ativam um programa genético específico. Este programa otimiza o consumo de suas presas ao estimular o metabolismo dos ácidos graxos e reforçar sua resistência ao estresse oxidativo.
Estas descobertas abrem novas perspectivas para compreender as restrições nutricionais enfrentadas pelos predadores em seu nicho ecológico.
Os predadores bacterianos são importantes para a ecologia dos solos
Os solos abrigam comunidades microbianas complexas. Segundo dados de metagenômica, os predadores desempenham um papel central na manutenção dos ecossistemas. No entanto, este papel ainda é pouco compreendido, sendo essencial analisar com mais detalhe os mecanismos de interação entre predadores e presas.
A bactéria do solo Myxococcus xanthus é um modelo experimental ideal para estudar estes mecanismos nos níveis genético e molecular. Em laboratório, cientistas descobriram que o Myxococcus mata suas presas por contato direto, fazendo-as explodir para consumir suas carcaças. Porém, o metabolismo do predador e a natureza dos nutrientes obtidos das presas permaneciam pouco compreendidos.
Superpredadores obtidos experimentalmente
Para elucidar estas questões, os cientistas conduziram um experimento de evolução em laboratório para selecionar superpredadores melhor adaptados às interações com suas presas. Eles isolaram variantes que acumulam mutações ativando um programa genético específico, permitindo-lhes uma melhor adaptação às presas. Os resultados, publicados na revista PNAS, mostram que esta adaptação se baseia em duas capacidades essenciais:
- A ativação do metabolismo dos ácidos graxos, que permite ao predador alimentar-se mais eficientemente, provavelmente digerindo melhor os lipídios das carcaças de suas presas.
- A ativação de genes que conferem maior resistência ao estresse oxidativo. Esta adaptação revela que, durante sua lise, as presas liberam espécies reativas de oxigênio que afetam as bactérias predadoras.
Embora realizada em laboratório, este estudo revela o estresse sofrido pelos predadores e os mecanismos de adaptação que desenvolvem. Abre novas perspectivas para entender a nutrição das bactérias predadoras e determinar quais lipídios são consumidos. Uma análise comparativa de estirpes isoladas dos solos seria particularmente útil para compreender melhor estas adaptações em seu ambiente natural.
Além disso, esta pesquisa estabelece paralelos com as interações patógeno-hospedeiro, onde o metabolismo dos ácidos graxos e a resistência ao estresse oxidativo também desempenham um papel-chave.
A microfluídica permite encapsular Myxococcus (verde) com uma única presa (E. coli, vermelho) numa microgota. Observa-se Myxococcus xanthus agregando-se sobre a presa para matá-la por contato. As gotículas contêm um corante sensível às espécies reativas de oxigênio (ROS), que fica amarelo quando oxidado. A lise da presa provoca uma coloração amarela, revelando a produção de ROS. A adaptação do Myxococcus aos ROS permite-lhe resistir ao seu ataque, um fenômeno também observado quando uma bactéria patogênica é fagocitada por um macrófago.
© Rikesh Jain, Tâm Mignot, Hung Le, CNRS