Pesquisadores liderados pela Universidade Friedrich Schiller de Jena, na Alemanha, isolaram a bactéria predadora Candidatus Uabimicrobium helgolandensis, capaz de engolir outras células inteiras no Mar do Norte. O comportamento, confirmado após 1 ano de pesquisas intensivas para tentar descartar erros de observação, contraria a regra biológica de que organismos simples não conseguem realizar fagocitose (processo de englobar e digerir partículas ou células inteiras).
A confirmação do fenômeno ocorreu em parceria com a Universidade Radboud de Nijmegen, nos Países Baixos, a partir de amostras coletadas no porto da Ilha de Heligolândia, na Alemanha. O professor de Interações Microbianas na Universidade Friedrich Schiller de Jena e autor correspondente do estudo, Christian Jogler, admitiu que o grupo duvidava da existência desse mecanismo em procariotos — microrganismos unicelulares simples, como as bactérias, que não possuem núcleo delimitado por membrana, mantendo o material genético em uma região chamada nucleoide. “Para ser honesto, não acreditei no doutor Shiratori no início”, disse Jogler, em tradução livre, referindo-se ao pesquisador japonês Takashi Shiratori, que havia relatado um caso semelhante em 2019.
Como a Uabimicrobium helgolandensis captura presas e desafia a biologia
Durante décadas, o consenso na biologia estabeleceu que bactérias não poderiam realizar endocitose (absorção de material externo pela invaginação da membrana celular) ou fagocitose. Os cientistas atribuíam essa impossibilidade à organização estrutural simples desses microrganismos e às restrições bioenergéticas, já que engolir outra célula inteira exige alto gasto de energia e estruturas internas que eram associadas apenas às células eucarióticas — células complexas, dotadas de núcleo e organelas especializadas, que formam animais, plantas e fungos.
A nova cepa isolada no Mar do Norte pertenece ao filo Planctomycetota, grupo conhecido como planctomicetos, que reúne bactérias com características celulares incomuns. Ao contrário da maioria das bactérias, que apenas absorvem nutrientes dissolvidos no ambiente, a Candidatus Uabimicrobium helgolandensis atua como predadora: ela se desloca sobre superfícies sólidas por mecanismos específicos de motilidade, altera sua forma celular conforme o ambiente ou a fase do ciclo de vida, apresenta um modo inédito de divisão celular e envolve outras bactérias inteiras para consumi-las como fonte de nutrientes. O próprio texto do artigo científico destaca que “Candidatus Uabimicrobium helgolandensis HlEnr_7 soma-se à biodiversidade bacteriana explorada com sua absorção de bactérias-presa semelhante à fagocitose”.
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Para entender como uma célula sem núcleo consegue executar essa tarefa, a equipe alemã e neerlandesa fez o sequenciamento genético do microrganismo. “Ao sequenciar o genoma da Uabimicrobium helgolandensis, também conseguimos desenvolver novas hipóteses sobre o mecanismo molecular de absorção das bactérias-presa”, afirmou Jogler.
Dados técnicos e cronologia do estudo da Uabimicrobium helgolandensis
O trabalho científico foi conduzido pela doutoranda e primeira autora Carmen Elisabeth Wurzbacher, ao lado dos pesquisadores J. Hammer, T. Haufschild, S. Wiegand, N. Kallscheuer e Christian Jogler. Os registros oficiais da pesquisa e da catalogação do microrganismo reúnem os seguintes dados:
- Nome científico e cepa: Candidatus Uabimicrobium helgolandensis (cepa HlEnr_7).
- Local de isolamento: Porto da Ilha de Heligolândia, no Mar do Norte, Alemanha.
- Instituições responsáveis: Universidade Friedrich Schiller de Jena (Alemanha) e Universidade Radboud de Nijmegen (Países Baixos).
- Publicação científica: Revista mBio, Volume 15, Edição 10, código de identificação e02044-24.
- Tramitação do artigo: Recebido em 8 de julho de 2024, aceito em 22 de julho de 2024 e publicado online em 27 de agosto de 2024.
- Comunicação institucional: Divulgação do comunicado oficial de imprensa pela Universidade de Jena em 28 de agosto de 2024, com repercussão no Brasil nesta sexta-feira (16).
- Espécies conhecidas com o mesmo comportamento: 2 espécies em todo o gênero Candidatus Uabimicrobium.
De Palau ao Mar Báltico: 10 anos de buscas por bactérias predadoras
A confirmação feita no Mar do Norte encerra uma dúvida aberta anos antes no Oceano Pacífico. A primeira espécie conhecida do gênero, batizada de Candidatus Uabimicrobium amorphum, foi coletada em águas superficiais na República de Palau em 2015 e descrita em dezembro de 2019 na revista científica Nature Communications pela equipe de Takashi Shiratori, pesquisador da Universidade de Tsukuba, no Japão. Foi justamente para tentar refutar o trabalho japonês de 2019 que o grupo de Christian Jogler dedicou 1 ano inteiro de experimentos antes de se render às evidências.
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A equipe de Jogler investiga os planctomicetos há mais de 10 anos com o objetivo de explicar a eucariogênese (o processo evolutivo que deu origem às células eucarióticas complexas). Em 2014, o mesmo grupo já havia encontrado planctomicetos incomuns em Heiligendamm, no Mar Báltico, que demonstravam a capacidade de mudar de forma e de “caminhar” sobre superfícies sólidas, comportamento que serviu de base para as buscas posteriores no Mar do Norte.
O impacto da Uabimicrobium helgolandensis na origem das células complexas
A confirmação de que existem 2 espécies de bactérias capazes de engolir outras células inteiras altera o debate sobre como surgiram os primeiros organismos complexos da Terra. Os modelos tradicionais da biologia evolutiva propõem que a célula eucariótica nasceu da fusão entre dois procariotos distintos: uma arqueia (microrganismo unicelular sem núcleo, pertencente ao grupo Asgard) e uma proteobactéria, que teria dado origem à mitocôndria (estrutura responsável pela produção de energia nas células complexas). Com a confirmação da fagocitose em planctomicetos, os cientistas passam a considerar essas “bactérias de rapina” como possíveis organismos de transição — comparados pelos pesquisadores a um Archaeopteryx microbiano, em referência ao fóssil de transição entre dinossauros e aves —, capazes de engolir outro microrganismo sem depender de um choque acidental de membranas.
Christian Jogler rejeita a hipótese tradicional de fusão direta entre dois organismos simples. “A ideia de uma ‘fusão’ de dois procariotos diferentes em um eucarioto parece incompreensível para mim sob a perspectiva da biologia celular. Ninguém jamais observou algo assim antes e tal híbrido provavelmente não seria viável devido às diferentes estruturas de membrana e maquinarias moleculares”, declarou o pesquisador.
Os autores do estudo destacam, porém, uma limitação importante: a descoberta não resolve em definitivo o mistério da origem das células complexas nem significa que a Candidatus Uabimicrobium helgolandensis seja a ancestral direta dos animais ou das plantas. A história evolutiva dos eucariotos envolve múltiplas linhagens, e semelhanças biológicas não funcionam como prova automática de ancestralidade. O próximo passo dos microbiologistas é usar a comparação de genomas, estruturas e comportamentos dessa cepa isolada na Alemanha para testar em laboratório as novas hipóteses sobre alimentação celular, obtenção de energia e interação entre células em ambientes aquáticos.
