.
Os cientistas detalharam uma mudança de estilo de vida que ocorre em bactérias marinhas, onde elas mudam de coexistir com hospedeiros de algas em uma interação mutuamente benéfica para matá-los repentinamente. Os resultados são publicados hoje na eLife.
Os detalhes dessa mudança de estilo de vida podem fornecer novos insights sobre a regulação da dinâmica da proliferação de algas e seu impacto em processos biogeoquímicos em larga escala em ambientes marinhos.
Algas unicelulares, conhecidas como fitoplâncton, formam flores oceânicas que são responsáveis por cerca de metade da fotossíntese que ocorre na Terra e formam a base das teias alimentares marinhas. Portanto, entender os fatores que controlam o crescimento e a morte do fitoplâncton é crucial para manter um ecossistema marinho saudável. Bactérias marinhas do grupo Roseobacter são conhecidas por emparelhar e coexistir com o fitoplâncton em uma interação mutuamente benéfica. O fitoplâncton fornece ao Roseobacter matéria orgânica útil para o crescimento bacteriano, como açúcar e aminoácidos, e o Roseobacter, em troca, fornece vitaminas B e fatores promotores de crescimento.
No entanto, estudos recentes revelaram que Roseobacters passam por uma mudança de estilo de vida de coexistência para patogenicidade, onde matam seus hospedeiros fitoplâncton. Um composto químico chamado DMSP é produzido pelas algas e acredita-se que desempenhe um papel nessa mudança.
“Já identificamos anteriormente que o Roseobacter Sulfitobacter D7 exibe uma mudança de estilo de vida ao interagir com o fitoplâncter Emiliania huxleyi“, afirma o primeiro autor Noa Barak-Gavish, PhD graduado no Departamento de Plantas e Ciências Ambientais, Weizmann Institute of Science, Israel. “No entanto, nosso conhecimento sobre os fatores que determinam essa mudança ainda era limitado.”
Para caracterizar essa mudança de estilo de vida, Barak-Gavish e seus colegas realizaram um experimento transcriptômico, permitindo-lhes comparar os genes que são diferencialmente expressos por Sulfitobacter D7 em estágios de coexistência ou patogenicidade.
Sua configuração experimental demonstrou que Sulfitobacter D7 cultivadas em meio indutor de patogenicidade apresentam maior expressão de transportadores para metabólitos como aminoácidos e carboidratos do que aquelas cultivadas em meio de coexistência. Esses transportadores servem para maximizar a absorção de metabólitos liberados pela morte. Emiliania huxleyi (E. huxleyi). Além disso, em doenças patogênicas Sulfitobacter D7, a equipe observou um aumento da ativação de genes flagelares responsáveis pela movimentação da bactéria. Esses dois fatores permitem Sulfitobacter D7 para utilizar uma estratégia de ‘comer e correr’, onde eles venceram os concorrentes no material lançado E. huxleyi morte celular e nadam em busca de outro hospedeiro adequado.
A equipe confirmou o papel do DMSP em provocar a mudança para esse comportamento assassino, mapeando os genes ativados em Sulfitobacter D7 em resposta à presença de DMSP e outros compostos derivados de algas. No entanto, quando apenas o DMSP estava presente, a mudança de estilo de vida não ocorreu. Isso implica que, embora o DMSP medeie a mudança de estilo de vida, ele também depende da presença de outros E. huxleyi-infoquímicos derivados – compostos que são produzidos e usados por organismos para se comunicar. O DMSP é um infoquímico produzido por muitos fitoplânctons, então é provável que os outros infoquímicos necessários permitam que a bactéria reconheça um hospedeiro específico do fitoplâncton. Em ambientes naturais, onde muitas espécies microbianas diferentes coexistem, essa especificidade garantiria que as bactérias só investissem na alteração da expressão gênica e de seu metabolismo quando o parceiro algal correto estivesse presente.
O estudo também revela o papel do benzoato derivado de algas na Sulfitobacter D7 e E. huxleyi interações. Mesmo em altas concentrações de DMSP, o benzoato funciona para manter o estilo de vida de convivência. O benzoato é um fator de crescimento eficiente e é fornecido por E. huxleyi para Sulfitobacter D7 durante a convivência. Os autores propõem que enquanto Sulfitobacter D7 se beneficia da convivência recebendo materiais para crescimento, ele manterá a interação mutualística. Quando menos benzoato e outros substratos de crescimento são fornecidos, a bactéria passa pela mudança de estilo de vida e mata seu hospedeiro fitoplâncton, engolindo todos os materiais úteis restantes.
O mecanismo exato de Sulfitobacter Patogenicidade D7 contra E. huxleyi ainda precisa ser descoberto, e os autores pedem mais trabalho nessa área. O sistema de secreção tipo 2 da maquinaria celular – um complexo que muitas bactérias usam para mover materiais através de sua membrana celular – é mais prevalente em Sulfitobacter D7 em comparação com outros Roseobacters, insinuando um método único de patogenicidade que requer uma investigação mais aprofundada.
“Nosso trabalho fornece uma estrutura contextual para a mudança de coexistência para patogenicidade nas interações Roseobacter-fitoplâncton”, conclui o autor sênior Assaf Vardi, professor do Departamento de Plantas e Ciências Ambientais do Weizmann Institute of Science. “Essas interações são um componente subestimado na regulação da dinâmica da proliferação de algas e um estudo mais aprofundado nessa área pode fornecer informações sobre seu impacto no destino do carbono e do enxofre no ambiente marinho”.
.
