Esta descoberta questiona a visão clássica segundo a qual seu comportamento depende apenas das condições do momento, e abre caminhos sobre como devemos abordar as infecções.
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Uma experiência permitiu aos pesquisadores acompanhar bactérias únicas. Alternando rapidamente entre nutrientes ricos e pobres, eles mediram o crescimento de cada bactéria em tempo real. Os resultados indicam que as bactérias não reagem todas da mesma maneira: as expostas a mudanças frequentes se adaptam mais rapidamente do que as criadas em um ambiente estável.
O elemento chave dessa adaptação reside na memória das frequências ambientais. As bactérias distinguem ciclos rápidos ou lentos de nutrientes, um nível de memorização mais avançado do que o que havia sido demonstrado anteriormente. Para Josiah Kratz, primeiro autor do estudo, isso significa que as bactérias podem discriminar entre diferentes frequências e ajustar seu comportamento em função de sua história.
A transmissão dessas lembranças ocorre através das gerações bacterianas. Em E. coli, uma geração dura entre 30 minutos e uma hora. As proteínas produzidas durante um estresse, como uma carência de nutrientes, são herdadas por seus descendentes por até duas gerações. Assim, uma bactéria que nunca experimentou a fome por si mesma pode se comportar de maneira diferente se sua avó sofreu esse estresse. As moléculas herdadas permitem que os descendentes conservem informações sobre ambientes que não vivenciaram diretamente.
Fangwei Si faz parte da equipe de pesquisadores que descobriu que as bactérias podem aprender com suas experiências passadas.
Crédito: Carnegie Mellon University
As implicações para a saúde humana são consideráveis. Até agora, supunha-se que a resposta das bactérias aos antibióticos dependia apenas do tipo e da concentração do medicamento. Mas se as bactérias conservam a memória de estresses anteriores — como uma exposição a temperaturas elevadas ou a doses de antibióticos — sua reação a um tratamento poderia ser diferente. Os clínicos talvez precisem levar em conta o histórico ambiental dos micróbios para otimizar as terapias.
Outro aspecto surpreendente desta pesquisa é a ligação com a inteligência artificial. Ao desenvolver um modelo matemático dos processos celulares, os pesquisadores descobriram que a maneira como a bactéria processa a informação corresponde a uma arquitetura usada em aprendizado de máquina. Josiah Kratz indica que a biologia e a IA parecem ter convergido para uma estratégia similar. Isso leva a pensar que o aprendizado pode emergir de simples reações químicas dentro de uma única célula, sem sistema nervoso.
Os trabalhos futuros deverão explorar se esse comportamento se estende a outros estresses, como antibióticos, e a outras espécies bacterianas. Os pesquisadores pensam que esse fenômeno é provavelmente difundido no mundo microbiano. Compreender como as bactérias se adaptam às flutuações constantes de seu ambiente — seja no intestino humano, no solo ou nas plantas — é importante para desvendar os mecanismos da vida em escala microscópica.