Inúmeras bactérias vivem na vastidão dos oceanos e todas enfrentam o mesmo problema: os nutrientes de que necessitam para crescer e multiplicar-se são escassos e distribuídos de forma desigual nas águas que as rodeiam. Em alguns lugares eles estão presentes em abundância, mas em muitos lugares eles estão em falta. Isto levou algumas bactérias a se transformarem em caçadores eficientes para explorar novas fontes de sustento na forma de outros microrganismos.
Embora esta estratégia seja muito bem sucedida, os investigadores encontraram até agora apenas algumas espécies de bactérias predadoras. Uma é a bactéria do solo Myxococcus xanthus; outro é Vampirococoque suga sua presa como um vampiro.
Num novo estudo, investigadores da ETH Zurique liderados por Martin Pilhofer, professor do Departamento de Biologia, juntamente com os seus colegas Yun-Wei Lien e Gregor Weiss, apresentaram agora outro destes raros predadores bacterianos: a bactéria marinha filamentosa Aureispira.
Entre as estruturas moleculares que os pesquisadores identificaram em Aureispira são aqueles que se assemelham a ganchos e servem a um propósito semelhante. A bactéria também possui uma espécie de pistola que usa para matar suas presas.
Como um navio pirata em busca de uma vítima em potencial, Aureispira desliza rapidamente sobre superfícies sólidas em direção à sua presa, como Vibrio bactérias. Se o atacante estiver flutuando livremente na água, ele espera que sua presa se aproxime. Assim que há contato próximo, os ganchos ficam emaranhados nos flagelos da vítima e ela não consegue mais escapar.
Em segundos, Aureispira dispara seus canhões de bordo para fazer buracos no Vibrio membrana da bactéria. Em colaboração com o laboratório do professor Roman Stocker da ETH, os pesquisadores conseguiram mostrar que os componentes celulares que vazam da vítima são rapidamente absorvidos pelo predador como alimento. “Toda a cena lembra um ataque pirata a outro navio”, diz Pilhofer com um sorriso.
Somente quando a concentração de nutrientes em seu ambiente é baixa é que Aureispira torna-se predatório. Enquanto o fornecimento de nutrientes for suficiente, a bactéria pirata abstém-se de capturar a presa e abandona o seu arsenal de armas. No entanto, colocar a bactéria em dieta desperta seu desejo de caçar e faz com que a célula reconstrua os canhões e os ganchos. Os cientistas chamam esse estilo de vida seletivamente predatório de ixotrofia. Juntamente com o grupo de Martin Polz da Universidade de Viena, os investigadores também conseguiram encontrar evidências de que este estilo de vida predatório não ocorre apenas em laboratório, mas na verdade em amostras marinhas.
Novas imagens revelam detalhes
Os pesquisadores usaram diversas técnicas de imagem, incluindo microscopia de luz e microscopia crioeletrônica, para compreender a função e a estrutura molecular dos ganchos e canhões.
Este método permitiu preservar e analisar estruturas moleculares livres de artefatos e em seu contexto celular. Com uma versão aprimorada do método, é ainda possível determinar a estrutura molecular das proteínas que compõem as armas da bactéria. “Todas essas técnicas de imagem estão disponíveis no centro de competência ScopeM da ETH Zurique, o que tornou este estudo possível em primeiro lugar”, diz Weiss.
Para que servem as descobertas? “Em primeiro lugar, esta é uma investigação básica motivada pela nossa curiosidade”, diz Pilhofer. Ele e seu colega Weiss trabalham há dez anos para elucidar os sistemas de injeção contrátil – nome dado aos canhões a bordo das bactérias piratas.
Em outras bactérias predadoras, os sistemas de injeção contráteis também costumam ser carregados com toxinas para matar a presa imediatamente. É concebível que tais pistolas bacterianas possam ser carregadas com ingredientes ativos para injeção em células individuais com a ajuda de uma máquina molecular.
Sabe-se que certas bactérias predadoras atacam cianobactérias ou algas verde-azuladas. Isso significa que poderiam ser usados para combater a proliferação de algas ou para impedir a propagação em massa de algas. Vibrio bactérias. “Esses predadores bacterianos são muito eficientes no que fazem”, diz Weiss.
