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Seja em fontes termais, no intestino humano ou no fundo do mar, os microorganismos colonizam quase todos os lugares da Terra, às vezes sob condições extremas. Dependendo de como esses organismos se adaptaram às condições ambientais particulares em tais nichos ecológicos, os ecologistas os classificam como “generalistas” ou “especialistas”. Enquanto os generalistas podem lidar com uma ampla gama de condições ambientais, os especialistas crescem apenas em circunstâncias muito específicas.
“Uma questão chave para o estudo dessas diferentes estratégias microbianas é como definir os nichos ecológicos microbianos em primeiro lugar”, diz o Prof. Dr. Bas E. Dutilh. Até agora, isso foi feito principalmente com base em parâmetros ambientais subjetivos, que dificilmente permitem a quantificação imparcial do nicho. O bioinformático do Cluster of Excellence “Balance of the Microverse” da Universidade de Jena, juntamente com pesquisadores da Universidade de Utrecht, usou, portanto, um novo método – baseado em dados – para descrever nichos microbianos, nos quais a própria comunidade de espécies é considerado o fator ambiental decisivo em vez das condições externas do habitat. Isso funciona porque as comunidades microbianas se adaptam rapidamente ao seu ambiente, de modo que sua composição reflete a soma de todos os fatores ambientais.
A maioria dos habitats microbianos dominados por generalistas
Para o estudo, os pesquisadores analisaram e quantificaram milhares de conjuntos de dados metagenômicos de diferentes amostras microbianas de todo o mundo. “Descobrimos que, na maioria dos habitats, os generalistas são dominantes”, diz Dutilh. Os pesquisadores ficaram inicialmente surpresos com essa descoberta, pois presumiram que em nichos locais os especialistas poderiam prevalecer por estarem mais bem adaptados às condições particulares. Mas eles descobriram que os generalistas concorrentes poderiam crescer muito mais rápido e, assim, ganhar domínio no nicho. “Para os generalistas, no entanto, é imprevisível; ou eles conseguem ou não. Isso os torna bastante variáveis em sua presença. Os especialistas são mais estáveis em seu nicho, embora com baixa abundância.”
E houve outro resultado que os pesquisadores não esperavam: os genomas dos generalistas não são particularmente grandes. “Isso foi assumido anteriormente porque a flexibilidade metabólica geralmente requeria um genoma maior”, relata Dutilh. Mas, como se vê, a correlação entre o alcance do nicho e o tamanho do genoma é mais complexa. “Descobrimos duas estratégias evolutivas contrastantes: em habitats com biodiversidade local relativamente baixa, como microbiomas associados a animais, os especialistas têm um genoma relativamente pequeno. Em habitats altamente biodiversos, como solos, o genoma dos especialistas é significativamente maior.”
Os genomas dos generalistas são mais variáveis do que os dos especialistas, com genes indo e vindo durante a evolução. Isso permite que eles integrem informações genéticas de outros organismos por meio da transferência horizontal de genes e, assim, se adaptem rapidamente ao nicho local. “Também vemos funções específicas associadas à transferência horizontal de genes em genomas de generalistas”, de acordo com Dutilh. As funções associadas aos especialistas são muito mais diversas, muitas vezes relacionadas a processos metabólicos muito específicos. Os genomas dos especialistas são evolutivamente estáveis, ao contrário dos dos generalistas.
“Em conclusão, nossa análise lança uma luz nova e inesperada sobre as estratégias de alcance de nicho microbiano em toda a árvore microbiana da vida”, está convencido de Bas E. Dutilh.
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