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Há muito que sabemos que os hospedeiros funcionam mal sem o seu microbioma – quer estejam faltando espécies microbianas importantes ou estejam completamente livres de micróbios. Este mau funcionamento é geralmente explicado pela necessidade dos micróbios desempenharem funções únicas e benéficas, mas o ecologista evolucionista Tobin Hammer, da Universidade da Califórnia, em Irvine, está a questionar essa narrativa.
Em um artigo de opinião revisado por pares e publicado em 29 de agosto na revista Tendências em Microbiologia, Hammer argumenta que, em alguns casos, os micróbios podem não estar realmente ajudando seus hospedeiros; em vez disso, hospedeiros livres de micróbios podem funcionar mal porque desenvolveram um vício em seus micróbios. Nesse caso, os hospedeiros dependem dos micróbios para funcionar, mas os micróbios não oferecem nenhum benefício em troca.
O vício evolutivo também é às vezes chamado de “dependência evoluída” e pode ocorrer em qualquer sistema hospedeiro – desde o intestino humano, até raízes de plantas, até micróbios que hospedam outros micróbios. Hammer compara isso à sua própria dependência do café.
“Preciso de café para realizar funções básicas, mas não as realizo melhor agora do que antes do início do vício; preciso de café apenas para voltar ao normal”, escreve Hammer. “O mesmo processo pode ocorrer com simbioses hospedeiro-micróbio: uma dependência evolui sem melhoria na funcionalidade”.
Embora o conceito de dependência evolutiva tenha sido discutido no contexto de outras relações simbióticas – por exemplo, herbívoros e plantas, bem como parasitas e seus hospedeiros – raramente foi considerado no contexto do microbioma. Hammer argumenta que o vício evolutivo deve ser considerado na interpretação de experimentos de remoção de micróbios porque pode ter implicações únicas para a evolução e estabilidade das interações micróbio-hospedeiro.
“Ao ignorar amplamente o vício evolutivo, o campo do microbioma perdeu uma explicação evolutiva plausível e provavelmente comum para características do hospedeiro microbianamente dependentes”, escreve Hammer. “O organismo hospedeiro é um sistema complexo e interconectado internamente, e a ausência de um micróbio que tenha sido integrado a ele, como uma engrenagem de uma máquina, causará mau funcionamento de componentes”.
Existem várias maneiras possíveis pelas quais um hospedeiro pode se tornar evolutivamente viciado em um micróbio. Durante uma via, os hospedeiros adaptam-se para acomodar e funcionar na presença de micróbios e, no processo, tornam-se dependentes deles. Esta via é uma explicação de como o sistema imunológico dos mamíferos passou a depender dos micróbios intestinais: se, além de receber benefícios, um hospedeiro sofrer inflamação durante os estágios iniciais de uma relação simbiótica, ele poderá ser selecionado para ter um sistema imunológico menos sensível. resposta. Desta forma, o nosso sistema imunitário foi calibrado para funcionar na presença de micróbios e, portanto, a sua ausência provoca um mau funcionamento imunitário.
Alternativamente, as espécies hospedeiras podem tornar-se viciadas em micróbios que desempenham uma função semelhante a uma característica hospedeira existente. Neste caso, há menos pressão selectiva sobre o hospedeiro para manter essa característica e, assim, o hospedeiro eventualmente perde a característica e torna-se dependente do micróbio. Um exemplo de vício evolutivo é a vespa Asobara tabidaque está cronicamente infectado com o endossimbionte bacteriano Wolbachia e requer a bactéria para produzir ovos. Outro Asobara espécies que não estão cronicamente infectadas com Wolbachia não precisa da bactéria para produzir ovos, e A. tabida não tem uma capacidade melhorada de produzir ovos por causa de Wolbachia; ter a bactéria simplesmente a traz de volta à funcionalidade básica.
Hammer observa que o vício evolutivo e a falta de benefícios não são mutuamente exclusivos e, no caso de alguns pares hospedeiro-micróbio, ambos os mecanismos podem estar em jogo. “Um processo pode gerar o outro”, escreve Hammer. “Pode-se esperar que um micróbio que forneça uma função adaptativa se espalhe entre os hospedeiros, facilitando a evolução subsequente da dependência”.
Saber se os hospedeiros beneficiam dos seus micróbios ou se são evolutivamente viciados neles poderia ajudar-nos a prever as consequências da perda de biodiversidade microbiana. A dependência evolutiva pode ser reversível em alguns casos se os hospedeiros puderem adaptar-se para recuperar a função perdida, quer através de variação genética dentro da sua população, quer através de novas mutações. Em contraste, se hospedeiros livres de micróbios funcionarem mal devido à falta de benefícios – por exemplo, uma planta hospedeira que depende de rizóbios para fixar nitrogênio, um nutriente essencial – então é muito improvável que a planta seja capaz de se adaptar à perda desses micróbios porque nenhuma planta jamais foi capaz de fixar nitrogênio de forma independente. Hammer observa que é necessário mais trabalho para testar esta hipótese.
“A reversibilidade é importante quando consideramos perturbações de simbiontes microbianos há muito associados”, escreve Hammer. “Quais características, em quais hospedeiros, a evolução será capaz de resgatar na ausência dos micróbios?”
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