Esse nosso corpinho condomínio Biologia do Envolvimento

As descobertas feitas sobre os microrganismos estão mudando profundamente o que se sabe sobre Biologia, sobre como foi a história da nossa evolução como espécie. E não só a nossa história, mas a história natural de todos os organismos do planeta está sendo recontada

Desde que nascemos ouvimos sobre o quanto somos parecidos com os nossos pais, que nosso corpo é formado a partir da fusão do espermatozoide do pai e do óvulo da mãe. Essa é uma visão bem simplista sobre nossos corpos, como se só os genes que herdamos de nossos pais fossem determinantes para nossas características. Existem muito mais fatores em jogo, como a sua história no começo de sua vida. Como foi essa gravidez? O que sua mãe comeu, sentiu e pensou? Essa informação influenciou quem você é?

Uma outra verdade é que o nosso corpo atual é formado por muitas células que não são produto da fusão dos gametas de nossos pais. Nosso corpinho Homo sapiens é colonizado por trilhões de microrganismos que influenciam o produto final, quem nós somos, nossa saúde e até como nos comportamos. E uma revolução tecnológica recente tem mudado completamente a visão da ciência sobre nossa relação com esses seres que nos habitam.

O primeiro ser humano a detectar a existência de microrganismos foi Antonie van Leeuwenhoek no século XVII. Van Leeuwenhoek produzia suas próprias lentes e microscópios. Enquanto microscópios na época aumentavam amostras ao redor de 20x, os seus microscópios possibilitavam a observação de amostras mais de 200x menores. Desta maneira, van Leeuwenhoek era o único em sua época capaz de visualizar bactérias. Não é incrível? Ele foi durante muito tempo a única pessoa viva que sabia da existência dos organismos mais abundantes em nosso planeta, as bactérias. E curiosamente uma das primeiras preparações que ele fez foi um raspado de bactérias de sua própria boca.

Mas esse mundo fantástico revelado pelos microscópios continuava limitado. Há muito tempo nós conseguimos reconhecer diferentes animais e plantas por suas formas bem diferentes. Já o incontável número de espécies de bactérias existentes no planeta geram apenas umas dez formas diferentes sob a luz do microscópio. Aquilo que chamamos de bacilos, cocos e espiroquetas são na verdade uma classificação morfológica que inclui milhões de espécies que podem ter divergido antes mesmo da primeira célula com núcleo aparecer sobre a Terra. E era essa classificação praticamente tudo que nós sabíamos até os anos 70!

E foi aí que uma segunda grande revolução tecnológica surgiu e mudou toda a nossa visão sobre a árvore da vida. No fim dos anos 70 começaram a surgir as primeiras técnicas para sequenciar DNA. Acontece que quando dois grupos de organismos se separam na árvore da vida (isto é, param de trocar material genético) os mesmos passam a acumular mutações independentemente. E foi aí que uma dupla de cientistas, Carl Woese e Carl Pace, pensou que poderíamos construir uma árvore filogenética dos microrganismos a partir da quantificação de diferenças na sequência de seus DNAs. E mais, se soubermos a taxa de acúmulo de mutações de uma determinada sequência ao longo do tempo poderíamos medir há quanto tempo essas espécies divergiram!

Bacilos

Então, em uma só tacada tecnológica podíamos classificar zilhões de espécies que antes se pareciam demais para separarmos e criamos uma maneira de medir e traçar seu passado. Mas para traçar a história evolutiva de organismos que divergiram há centenas de milhões de anos, contar mutações pode ser meio difícil. Se elas ocorrerem muitas vezes no mesmo lugar vai gerar uma bagunça impossível de traçar. Foi para resolver esse problema que Woese teve uma grande sacada, ele percebeu que existem regiões no genoma que acumulam menos mutações que outras, e por isso são chamadas regiões conservadas. Woese percebeu que a região mais conservada é o gene para o RNA ribossomal, que é uma sequência muito importante para toda célula. O RNA ribossomal está envolvido na produção de proteínas a partir dos RNAs mensageiros. Não é que esta região não sofra mutações, o problema é que mutações nesta região tem maior probabilidade de gerar consequências catastróficas e o organismo morrer sem deixar descendentes.

Cocos

Foi a partir dos esforços de Woese e seus colaboradores que sabemos que o grupo que antes chamávamos de bactéria são na verdade dois grupos, Archaea e Bactérias. Em 1990, Woese e colaboradores publicaram um artigo baseado em dados de sequenciamento do RNA ribossomal sugerindo que a vida na terra é dividida em três grandes grupos, Archaea, Bactérias e Eucariotos. Enquanto através da comparação morfológica de eucariotos vivos e fósseis podíamos construir árvores de milhões de anos, agora podíamos traçar a história da vida até o seu início provável, a mais ou menos 3,5 bilhões de anos atrás.

Foi uma grande revolução, nós agora sabíamos que pouco sabemos. Que a maior parte da história da vida na Terra foi escrita pelos microrganismos e que nós, organismos com células nucleadas, somos um espirro recente. A detecção de microrganismos, antes limitada por nossa capacidade de cultivá-los no laboratório, podia ser feita a partir de qualquer amostra de qualquer coisa. Mas o sequenciamento do DNA ainda era caro. No ano 2001, o sequenciamento de 1 milhão de pares de base custava 6 mil dólares enquanto em 2011 este preço baixou para um pouco mais que 10 centavos de dólar. Essa queda vertiginosa de custo foi causada pela entrada no mercado ao redor do ano 2006 dos equipamentos de Next Generation Sequencing. Essa tecnologia possibilitou o sequenciamento de milhões de fragmentos de DNA em paralelo que depois podem ser montados em um mapa completo através de poderosas ferramentas de bioinformática. Enquanto o primeiro genoma humano demorou anos para ser concluído, agora podemos sequenciar o genoma de uma pessoa em uma noite. Então, se antes parecia uma tarefa árdua identificar todos os microrganismos presentes no seu intestino através de sequenciamento, agora com um pouquinho de seu cocô podemos rapidamente saber como a ecologia de sua barriga anda.

Espiroquetas

Nossos corpos são formados por mais células de microrganismos que de Homo sapiens. As descobertas feitas sobre nossa relação com estas células estão mudando profundamente nossa visão sobre Biologia, sobre como nossos corpos se formam, como foi a história de nossa evolução como espécie e como nosso corpo encontra saúde nessa comunidade. E não só a nossa história, a história natural de todos os organismos do planeta está sendo recontada. Hoje podemos saber se o caminho dos genes ao longo da história aconteceu sempre de uma geração para outra ou se eles andaram pulando de um organismo para outro. Podemos analisar vias metabólicas incluindo genes de enzimas de diferentes espécies, é a vida em comunidade até as suas últimas consequências.

Bom, essa é minha estreia como colunista do Nossa Ciência. Continuem acompanhando os próximos textos que quero levá-los por uma incrível jornada por esse mundo em constante mudança das ciências biológicas!

Referências

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Eduardo Sequerra