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Um grupo de pequenos animais de água doce se protege de infecções usando receitas de antibióticos “roubadas” de bactérias, de acordo com uma nova pesquisa de uma equipe da Universidade de Oxford, da Universidade de Stirling e do Laboratório Biológico Marinho (MBL), Woods Hole.
As criaturas minúsculas são chamadas de rotíferos bdeloides, que significa ‘animais rastejantes de roda’. Eles têm cabeça, boca, intestino, músculos e nervos como outros animais, embora sejam menores do que a largura de um fio de cabelo.
Quando esses rotíferos são expostos à infecção fúngica, o estudo descobriu que eles ativam centenas de genes que adquiriram de bactérias e outros micróbios. Alguns desses genes produzem armas de resistência, como antibióticos e outros agentes antimicrobianos, nos rotíferos. A equipe relata suas descobertas esta semana em Comunicações da Natureza.
“Quando traduzimos o código de DNA para ver o que os genes roubados estavam fazendo, tivemos uma surpresa”, disse o autor principal do estudo, Chris Wilson, da Universidade de Oxford. “Os genes principais eram instruções para produtos químicos que não achávamos que os animais pudessem fazer — pareciam receitas para antibióticos.”
Pesquisas anteriores descobriram que os rotíferos vêm coletando DNA de seus arredores há milhões de anos, mas o novo estudo é o primeiro a descobri-los usando esses genes contra doenças. Nenhum outro animal é conhecido por “roubar” genes de micróbios em uma escala tão grande.
“Esses genes complexos — alguns dos quais não são encontrados em nenhum outro animal — foram adquiridos de bactérias, mas passaram por evolução em rotíferos”, disse o coautor do estudo David Mark Welch, cientista sênior e diretor do Josephine Bay Paul Center no Marine Biological Laboratory. “Isso aumenta o potencial de que os rotíferos estejam produzindo novos antimicrobianos que podem ser menos tóxicos para os animais, incluindo humanos, do que aqueles que desenvolvemos a partir de bactérias e fungos.”
Receitas para autodefesa
Os antibióticos são essenciais para a assistência médica moderna, mas a maioria deles não foi inventada por cientistas. Em vez disso, eles são produzidos naturalmente por fungos e bactérias na natureza, e os humanos podem fazer versões artificiais para usar como remédio.
O novo estudo sugere que os rotíferos podem estar fazendo algo semelhante.
“Esses pequenos animais estranhos copiaram o DNA que diz aos micróbios como fazer antibióticos”, explica Wilson. “Nós os observamos usando um desses genes contra uma doença causada por um fungo, e os animais que sobreviveram à infecção estavam produzindo 10 vezes mais da receita química do que os que morreram, indicando que isso ajuda a suprimir a doença.”
Os cientistas acreditam que os rotíferos podem fornecer pistas importantes na busca por medicamentos para tratar infecções humanas causadas por bactérias ou fungos.
Os antibióticos estão se tornando menos eficazes porque os micróbios causadores de doenças evoluíram para se tornarem resistentes e não respondem mais ao tratamento. A Organização Mundial da Saúde recentemente soou o alarme, alertando em um relatório de junho sobre a “necessidade urgente” de desenvolver novos antibióticos para combater a ameaça de resistência.
“As receitas que os rotíferos estão usando parecem diferentes dos genes conhecidos em micróbios”, disse o autor do estudo Reuben Nowell, da Universidade de Stirling. “Elas são tão longas e complicadas, mas partes do código de DNA mudaram. Achamos que a receita foi alterada por um processo de evolução para fazer produtos químicos novos e diferentes nos rotíferos. Isso é emocionante porque pode sugerir ideias para medicamentos futuros.”
Os genes que os rotíferos adquiriram das bactérias codificam uma classe incomum de enzimas que reúnem aminoácidos em pequenas moléculas chamadas peptídeos não ribossômicos.
“A próxima fase desta pesquisa deve envolver a identificação de múltiplos peptídeos não sintetizados ribossomicamente produzidos por rotíferos bdeloides e o estabelecimento das condições nas quais a síntese desses compostos pode ser induzida”, disse a coautora do estudo Irina Arkhipova, cientista sênior do Laboratório de Biologia Marinha.
Um problema com o desenvolvimento de novos medicamentos é que muitos produtos químicos antibióticos feitos por bactérias e fungos são venenosos ou têm efeitos colaterais em animais. Apenas alguns podem ser transformados em tratamentos que eliminam micróbios nocivos do corpo humano.
Se os rotíferos já produzem substâncias químicas semelhantes em suas próprias células, eles podem abrir caminho para medicamentos mais seguros para uso em outros animais, incluindo humanos.
Por que os rotíferos adquirem tantos genes estranhos?
Uma grande questão é por que os rotíferos são os únicos animais que pegam emprestado esses genes úteis de micróbios em taxas tão altas.
“Achamos que pode estar ligado a outro fato estranho sobre esses rotíferos”, disse Tim Barraclough, coautor do estudo da Universidade de Oxford. “Ao contrário de outros animais, nunca vemos rotíferos machos. As mães rotíferas põem ovos que eclodem em cópias genéticas de si mesmas, sem precisar de sexo ou fertilização.”
De acordo com uma teoria, animais que se copiam dessa forma podem se tornar tão semelhantes que começam a ser doentios. “Se um pega uma doença, o resto também pegará”, explicou Barraclough. Como os rotíferos bdeloides não fazem sexo, o que permite que os genes parentais se recombinem de maneiras benéficas, o genoma da mãe rotífera é transferido diretamente para sua prole sem introduzir nenhuma nova variação.
“Se os rotíferos não encontrarem uma maneira de mudar seus genes, eles podem se extinguir. Isso pode ajudar a explicar por que esses rotíferos pegaram emprestado tantos genes de outros lugares, especialmente qualquer coisa que os ajude a lidar com infecções”, disse Barraclough.
Nowell acha que há muito mais a aprender com os rotíferos e seu DNA roubado “Os rotíferos estavam usando centenas de genes que não são vistos em outros animais. As receitas de antibióticos são empolgantes, e alguns outros genes até parecem ter sido tirados de plantas. As descobertas são parte de uma história crescente sobre como e por que os genes são movidos entre diferentes tipos de vida”, disse ele.
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