Um pouco mais sobre o mundo invisível dos microrganismos: metagenômica.

No post anterior, falamos sobre o mundo invisível dos microrganismos e da importância dos mesmos na nossa vida. Mencionamos uma técnica nova chamada de metagenômica (ou genômica ambiental) e agora vamos tentar aprofundar um pouco mais nesse assunto.

Metagenomica respondendo as perguntas: Quem está aí? Fazendo o que ? Como estão fazendo? Fonte: http://www.cbs.dtu.dk/researchgroups/metagenomics/mg.jpg

Como visto no post anterior, apenas um pequeno percentual (de 1 a 10%) dos microrganismos que existem por aí podem ser cultivados em laboratório. Mas em primeiro lugar, como se cultiva microrganismo em laboratório?

Bom, esse é um assunto da microbiologia clássica: você precisa conhecer os requisitos básicos que esses seres precisam, como por exemplo, quais nutrientes e em quais quantidades, qual a concentração de oxigênio (ou gás carbônico) ele precisa, qual a temperatura na qual ele se desenvolve melhor, e por aí vai.

Meios de cultura sólido. Fonte: http://econolab.com.br/v2/wp-content/uploads/2013/04/meio-1024x272.jpg

Com esse conhecimento em mente, é possível desenvolver uma “receita” de meio de cultura (que pode ser líquido ou sólido) e colocar esses microrganismos dentro para que ele “cresça”, ou seja, se multiplique através de divisão celular (mitose). Um exemplo é a bactéria intestinal E. coli, muito estudada e conhecida, que se colocada em um meio de cultura adequado, sob agitação e a 37 graus, consegue se dividir em 20 minutos, gerando duas células novas, iguais a que as originou. Isso significa que mesmo que você isole uma única célula viva de um intestino, você consegue em algumas horas obter milhões delas, pois o crescimento é exponencial (porém não indefinidamente, pois os nutrientes e oxigênio se esgotam no meio de cultura após algum tempo).

Divisao celular assexuada. Fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos/Cissiparidade.php

Mas, em geral, microbiologia clássica conhece muito das bactérias de importância clínica (que causam doenças em humanos ou animais), pragas agrícolas e etc. Pouco se sabe das bactérias inofensivas (ou até mesmo benéficas) presentes nos mais diversos ambientes do nosso planetinha azul.

Elas simplesmente não se desenvolvem nos meios de cultura que sabemos fazer até agora. Então essa falta de conhecimento a respeito delas, dificulta justamente que se possa cultiva-las e estuda-las para então saber mais sobre elas, fechando um ciclo.

Bactérias "não cultiváveis" - do que elas precisam? Fonte: http://jb.asm.org/content/194/16/4151/F3.large.jpg

Então o que poderíamos fazer para contornar isso? Aquilo que nunca fazemos com os aparelhos eletrônicos que não sabemos utilizar: ler o manual de instruções!!

Células são máquinas naturais, que seguem instruções codificadas (em sua maioria) em seu DNA. Hoje temos técnicas para extração e estudo de DNA mesmo em quantidades mínimas, então a solução é parar de tentar cultivar e apenas pegar o material ambiental (solo, água do mar, água de algum rio, etc), e extrair e estudar diretamente esse DNA ambiental.

A partir daí, podemos sequenciar o DNA para analisar com técnicas de bioinformática, onde se pode predizer a função de genes, estudar sua evolução, remontar as vias metabólicas, etc, ou até mesmo clonar esse DNA ambiental, inserindo em bactérias conhecidas, com a E. coli, forçando as mesmas a sintetizar a proteína “estrangeira” recém inserida, e assim estudarmos a sua função.

A partir do desenvolvimento dessa técnica, um novo mundo, antes invisível se descortinou para nós. Descobrimos que somos um ecossistema completo, com muito mais espécies de bactérias em nosso microbioma do que o estimado anteriormente. Descobrimos que muitos remédios naturais, extraídos de plantas por exemplo, são na verdade produzidos por bactérias e fungos que habitam essas plantas, e descobrimos até mesmo que o nosso microbioma intestinal pode nos tornar mais propensos a obesidade ou diabetes. A eficiência do nosso sistema imune e consequentemente nossa saúde dependem fortemente dessa comunidade microbiana que nos habita. 

Microbioma Humano. Fonte: http://www.fireboxmedia.com/illustration/

Diversas aplicações podem surgir daí, como por exemplo, usos mais focados de pró-bióticos, no lugar de antibióticos. Ou até mesmo “transplantes” de microbiomas.

Falaremos mais sobre essas descobertas em um post futuro.