Bactérias
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As bactérias são nossas amigas, esse é o novo lema da medicina. Descobertas espetaculares alimentam a esperança de terapias para doenças que antes eram incuráveis.
Bactérias da peste nos metrôs de Nova York, supergermes resistentes em hospitais universitários alemães, patógenos da tuberculose em ascensão: essas são apenas algumas das notícias terríveis que lemos quase todos os dias. E não apenas infecções e epidemias são obra dos microorganismos: eles também estão envolvidos em diabetes, doenças cardíacas, câncer, obesidade, autismo e depressão. A conclusão óbvia é que as bactérias são perigosas, nojentas e supérfluas – então livre-se delas. Uma ideia fofa. No entanto, ela julga mal o verdadeiro equilíbrio de poder. Porque nosso planeta não é governado por humanos, mas sim por criaturas minúsculas. Sem um microscópio, eles permanecem escondidos do olho humano; dez mil deles são apenas do tamanho de uma cabeça de alfinete. As bactérias estavam no mundo muito antes de nós, elas criaram a atmosfera oxigenada sem a qual não poderíamos existir e até hoje são a base de toda a vida. Seu número é enorme, como mostra o exemplo humano: seu corpo consiste em cerca de dez trilhões de células, mas há dez vezes mais bactérias nelas e nelas. Só as bactérias intestinais pesam quase dois quilos, o que é mais do que o peso de um cérebro humano. Apenas alguns milhares de espécies foram estudadas em detalhe. Especialistas estimam que até 99% de todos os tipos de bactérias ainda não foram descritos.
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Melhor tecnologia fornece novos insights
Os pesquisadores obtiveram muitos novos conhecimentos sobre bactérias usando métodos modernos de sequenciamento, diz Till Strowig, do Helmholtz Center for Infection Research. Imagem: Hallbauer/Fioretti
A pesquisa bacteriana está passando por um boom sem precedentes. "Cinco anos atrás, eu ainda era capaz de seguir a literatura em meu campo", diz Till Strowig, chefe do grupo de pesquisa júnior Microbial Immune Regulation no Helmholtz Center for Infection Research. Enquanto isso, porém, o número de novas publicações dificilmente pode ser levantado, relata o pesquisador de Braunschweig. O rápido aumento do conhecimento é possibilitado por métodos modernos de sequenciamento de alto rendimento. Eles não apenas permitem que o genoma de microorganismos previamente desconhecidos seja decifrado de forma rápida e barata, mas também fornecem uma visão sobre como grandes comunidades microbianas funcionam.
Os marcapassos do progresso são projetos espetaculares de grande escala, como o Human Microbiome Project (HMP), que investiga a colonização de humanos com microorganismos. Começou em 2008 e os primeiros resultados – apareceram em renomadas revistas científicas como a Nature em 2012 – ganharam manchetes em todo o mundo. De acordo com isso, mais de 10.000 tipos diferentes de bactérias vivem no corpo humano e até um trilhão de microorganismos fervilham em apenas um grama de conteúdo intestinal. Os pesquisadores do HMP encontraram comunidades microbianas muito diferentes nos órgãos individuais - com enorme biodiversidade nos intestinos e nos dentes e uma diversidade notavelmente baixa na vagina.
Humanos e micróbios estão tão intimamente ligados que alguns falam de um superorganismo
Juntas, todas as bactérias humanas têm cerca de oito milhões de genes - os próprios humanos têm apenas mais de 22.000 desses genes. Agora está sendo investigado como o microbioma de uma pessoa - ou seja, todos os microorganismos que vivem dentro e sobre ela - muda ao longo da vida e qual o papel que desempenha para se manter saudável e adoecer.
Registros
O ser vivo mais antigo da Terra é uma bactéria chamada Bacillus permians: estimada em 250 milhões de anos, foi descoberta em uma caverna no Novo México em 2000. Em solução nutritiva, começou a crescer novamente.
A maior bactéria até hoje é a chamada Pérola de Enxofre da Namíbia (Thiomargarita namibiensis). Com um diâmetro de até 0,75 milímetros, o organismo unicelular é visível a olho nu.
O detentor do recorde mundial de temperatura é Pyrolobus fumarii. A bactéria prospera em temperaturas de até 113 graus Celsius. Se a temperatura cair abaixo de 90 graus, ela não pode mais se reproduzir - é simplesmente muito fria para isso.
As bactérias da espécie Clostridium botulinum produzem as toxinas mais fortes conhecidas. A dose letal é de 0,4 nanogramas, um quilo pode acabar com toda a humanidade.
Cerca de 80 milhões de bactérias são transmitidas durante o beijo francês.
A bactéria Deinococcus radiodurans é extremamente resistente à radiação. Ele até sobrevive a megadoses de 10.000 Gray - um humano morreria com 10 Gray. O Deinococcus radiodurans foi descoberto na Antártica, mas também é encontrado na água de resfriamento de usinas nucleares e no intestino humano.
O corpo não poderia funcionar sem bactérias, como a pesquisa provou repetidamente. Eles fornecem nutrientes e vitaminas, descartam o resto e protegem seu hospedeiro de todos os tipos de doenças. As minúsculas criaturas prestam serviços úteis até mesmo em órgãos como os pulmões, que costumavam ser considerados estéreis. O apego das pequenas criaturas também é surpreendente: o padrão de colonização intestinal permanece surpreendentemente estável ao longo de muitos anos, como mostra um estudo publicado na revista Science.
Humanos e micróbios parecem estar tão intimamente ligados que alguns falam até de um superorganismo. Quem sou eu e, em caso afirmativo, quantos?, perguntou um best-seller filosófico alguns anos atrás. Ainda mais, responde à pesquisa bacteriana e conta com alegria.
Com a nova visão do mundo dos microorganismos, sua avaliação muda. No passado, enfatizava-se sobretudo o negativo, eram vistos como "germes hostis". Hoje o foco está no positivo e no útil. As bactérias são nossas amigas é o novo slogan. E o que não é uma amizade hoje pode se tornar uma amanhã. Um exemplo disso são as bactérias do gênero Clostridium, encontradas no solo e no trato digestivo de organismos superiores. Eles podem prejudicar as pessoas, mas também podem ser usados de forma inteligente para seus próprios propósitos - por exemplo, na terapia do câncer. No ano passado, médicos americanos conseguiram encolher tumores injetando a bactéria Clostridium novyi geneticamente modificada. Esse tipo de bactéria é encontrado em quase todos os lugares e pode causar a gangrena gasosa, uma doença infecciosa mortal. Para seu crescimento, ele precisa exatamente do ambiente pobre em oxigênio que prevalece dentro de um nódulo canceroso. Depois que a opção de tratamento foi comprovada em estudos com animais, os pesquisadores a aplicaram a uma mulher com um tumor muscular avançado. Ela desenvolveu febre e inflamação grave, mas o câncer desapareceu. Os médicos especulam que a bactéria provavelmente mata as células tumorais e também desencadeia uma reação defensiva no sistema imunológico. Se seu método provar seu valor em estudos maiores, poderá complementar métodos clássicos como quimioterapia e radioterapia no futuro.
Outra terapia bacteriana está sendo testada no Centro Max Delbrück de Medicina Molecular em Berlim. Um gene da bactéria Clostridium perfringens – que pode causar intoxicação alimentar – é injetado em tumores no pâncreas. O gene contém o projeto de uma toxina bacteriana que deve ser produzida na célula cancerígena para então perfurar sua casca e desencadear sua morte. Os resultados dos primeiros experimentos com animais são muito encorajadores, relata o chefe do estudo, Wolfgang Walther. Em pouco tempo, os tumores encolheram e o tecido canceroso se decompôs. Um dia, espera Walther, sua terapia genética poderá ajudar a eliminar os últimos restos de um tumor durante ou após uma operação. E não apenas com câncer de pâncreas, mas também com câncer de cólon.
A medicina ainda tem pouco controle sobre a espécie Clostridium difficile. Em humanos, os germes robustos que fazem parte da flora intestinal normal podem se multiplicar maciçamente após a antibioticoterapia e causar diarreia crônica. Cientistas do Laboratório Europeu de Biologia Molecular de Hamburgo propõem um novo tipo de terapia biológica: bacteriófagos geneticamente modificados, vírus que atacam apenas bactérias, entrariam nos germes problemáticos, perfurando-os por dentro e, finalmente, fazendo-os explodir. No entanto, a ideia interessante da pesquisa básica ainda está longe de ser aplicada na prática.
Os médicos já estão alcançando um sucesso incrível com esses pacientes com diarreia com transplantes de fezes. Os afetados, para os quais todas as outras terapias falharam, recebem pequenas quantidades de fezes de doadores saudáveis junto com suas bactérias intestinais. Os organismos transplantados quase sempre se acomodam e colocam os micróbios Clostridium difficile em limites saudáveis - o método pode curar a diarreia em mais de 90 por cento dos pacientes, como mostrou um estudo com tratamento medicamentoso anteriormente malsucedido. Já existem bancadas para facilitar o acesso às amostras de doadores pré-examinados para doenças infecciosas. Mas a terapia ainda é reservada para casos individuais. Afinal, o procedimento é relativamente novo, faltam padrões terapêuticos e as consequências a longo prazo ainda não estão claras. De qualquer forma, um caso nos Estados Unidos exige vigilância: lá, uma paciente antes com peso normal que recebeu fezes de sua filha saudável, mas obesa, ganhou muito peso após o transplante e não voltou a perder peso, apesar das tentativas decisivas de perder peso. As conexões exatas ainda não são conhecidas; Desde então, apenas transplantes de fezes de pessoas que não estão acima do peso foram usados na clínica de tratamento, relataram recentemente os autores do estudo de caso.
Histórico
Em 1677, o holandês Antoni van Leeuwenhoek descreveu pela primeira vez as bactérias que observou ao microscópio.
Em 1876, Robert Koch descobriu o patógeno do antraz, Bacillus anthracis, e em 1882, o germe da tuberculose, Mycobacterium tuberculosis.
Em 1928, Alexander Fleming começou a desenvolver o antibiótico germicida penicilina.
Em 1983, os australianos Barry Marshall e John Robin Warren descobriram que o Helicobacter pylori causa úlceras estomacais.
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Leitor moderno
Michael Schloter em um sequenciador que pode ser usado para decodificar grandes quantidades de DNA em um curto espaço de tempo. Imagem: Petra Nehrmeyer/Helmholtz Center Munich
"Estamos no início de um desenvolvimento completamente novo e ainda há muito a ser determinado", diz Michael Schloter, chefe do departamento de Genômica Ambiental do Helmholtz Zentrum München. Quando o microbiologista treinado de plantas e solos começou sua carreira, vinte anos atrás, ele lidava apenas ocasionalmente com questões médicas. Isso mudou radicalmente, relata Schloter, hoje os aspectos ecológicos e de saúde são considerados juntos. Um desenvolvimento lógico, porque para os microorganismos, os humanos são um dos muitos ecossistemas através de cujas fronteiras eles se comunicam constantemente. “Os microbiomas de humanos, animais ou plantas estão constantemente trocando informações – isso acontece praticamente a cada respiração e a cada aperto de mão”, diz o cientista. Certos padrões de interação podem ser observados, os quais, no entanto, são apenas parcialmente compreendidos.
O que une Michael Schloter em Munique, Till Strowig em Braunschweig e muitos de seus colegas em todo o mundo é a tentativa de descrever com precisão o chamado microbioma central. Este termo refere-se ao equipamento microbiano mínimo que um ecossistema precisa para funcionar adequadamente. “Percorremos um longo caminho no campo das plantas”, diz Schloter, “mas ainda estamos no começo com os humanos.” O objetivo é descobrir como gênero, idade, origem e estilo de vida influenciam o microbioma central. Com esse conhecimento, pode ser possível no futuro identificar e compensar deficiências individuais. Isso abre novas perspectivas tanto para a medicina quanto para a indústria alimentícia: algumas empresas já estão fazendo pesquisas intensivas nessa área.
Grandes visões dão força para as pequenas coisas do dia a dia do laboratório. Em um futuro próximo, isso girará em torno de duas questões: Com quais organismos estamos lidando? E o que eles podem fazer? Muito depende das respostas certas, diz a infectologista norte-americana Katherine Lemon, do Forsyth Institute, em Washington: “Sabemos como perturbar uma comunidade; como restaurá-los a um estado saudável é algo que ainda temos que aprender."
Literatura
Bernhard Kegel: Os governantes do mundo. Como os micróbios determinam nossas vidas, DuMont Buchverlag, Colônia 2015
Hanno Charisius, Richard Friebe: Bund fürs Leben. Por que as bactérias são nossas amigas, Carl Hanser Verlag, Munique 2014
Giulia Enders: intestinos encantadores. Tudo sobre um órgão subestimado, editora de livros Ullstein, Berlim 2014
Gerhard Gottschalk: Mundo das bactérias. Os governantes invisíveis do nosso planeta, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2009
Este texto é um artigo da nossa revista de pesquisa Helmholtz Perspectives, edição de março/abril de 2015. Você também pode ler a entrevista relacionada com Hauke Herms sobre as novas possibilidades da pesquisa bacteriana "Podemos observar a natureza trabalhando".
30/04/2015 , Lilo Berg
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