p Um aspecto central das ciências da vida é explorar a coabitação simbiótica de animais, plantas e humanos com suas comunidades bacterianas específicas. Os cientistas referem-se ao conjunto completo de microorganismos que vivem em e dentro de um organismo hospedeiro como o microbioma. Nos últimos anos, acumulam-se evidências de que a composição e o equilíbrio desse microbioma contribuem para a saúde do organismo. Por exemplo, alterações na composição da comunidade bacteriana estão implicadas na origem de várias doenças chamadas ambientais. Contudo, ainda é amplamente desconhecido como a cooperação entre o organismo e as bactérias funciona no nível molecular e como o microbioma e o corpo atuam exatamente como uma unidade funcional. p Um avanço importante na decifração dessas relações altamente complexas foi agora alcançado por uma equipe de pesquisa do Instituto Zoológico da Universidade de Kiel. Usando o pólipo de água doce Hydra como organismo modelo, os pesquisadores baseados em Kiel e seus colegas internacionais investigaram como o sistema nervoso simples desses animais interage com o microbioma. Eles foram capazes de demonstrar, pela primeira vez, que pequenas moléculas secretadas pelas células nervosas ajudam a regular a composição e colonização de tipos específicos de bactérias benéficas ao longo da coluna corporal da Hydra. "Até agora, fatores neuronais que influenciam a colonização bacteriana do corpo eram amplamente desconhecidos. Conseguimos provar que o sistema nervoso desempenha um importante papel regulador aqui, "diz o professor Thomas Bosch, um biólogo do desenvolvimento evolucionário. Os cientistas publicaram suas novas descobertas em Nature Communications essa terça-feira.

p A equipe de pesquisa, liderado por Bosch, use o pólipo de água doce Hydra como organismo modelo para elucidar os princípios fundamentais da estrutura e função do sistema nervoso. Hydra representa um antigo ramo evolucionário do reino animal; eles têm um plano corporal simples com uma rede nervosa de apenas cerca de 3.000 neurônios. Aplicando tecnologia experimental moderna a esses organismos que, apesar de sua simplicidade, ainda compartilham uma grande semelhança molecular com o sistema nervoso dos vertebrados, permitiu a identificação de princípios antigos e, portanto, fundamentais da estrutura e função do sistema nervoso.

p Usando este organismo modelo, os pesquisadores da Universidade de Kiel abordaram a questão de como as substâncias mensageiras produzidas pelo sistema nervoso, conhecido como neuropeptídeos, controlar a cooperação e a comunicação entre o hospedeiro e os micróbios. Eles coletaram celulares, evidências moleculares e genéticas para mostrar que os neuropeptídeos têm atividade antibacteriana que afeta a composição e a distribuição espacial dos micróbios colonizadores.

p A fim de revelar as conexões entre os neuropeptídeos e as comunidades bacterianas, os pesquisadores baseados em Kiel primeiro se concentraram no desenvolvimento do sistema nervoso do pólipo de água doce, desde a fase de ovo até um animal adulto. Os cnidários desenvolvem um sistema nervoso completo em cerca de três semanas. Durante este tempo de desenvolvimento, as comunidades bacterianas que cobrem a superfície do animal mudam radicalmente, até que uma composição estável do microbioma finalmente se forme. Sob a influência do efeito antimicrobiano dos neuropeptídeos, a concentração das chamadas bactérias Gram-positivas, um subgrupo de bactérias, diminui drasticamente ao longo de um período de aproximadamente quatro semanas. No final do processo de maturação, uma composição típica do microbioma prevalece, particularmente dominado por bactérias Curvibacter Gram-negativas. Uma vez que os neuropeptídeos são particularmente produzidos apenas em certas áreas do corpo, eles também controlam a localização espacial das bactérias ao longo da coluna corporal. Assim, na região da cabeça, por exemplo, há uma forte concentração de peptídeos antimicrobianos, resultando em seis vezes menos bactérias Curvibacter do que nos tentáculos.

p Com base nessas observações, os cientistas concluíram que, ao longo da evolução, o sistema nervoso também participou de um papel controlador do microbioma, além de suas tarefas sensoriais e motoras. "As descobertas também são importantes em um contexto evolutivo. Como os ancestrais desses animais inventaram o sistema nervoso, parece que a interação entre o sistema nervoso e o microbioma é uma característica ancestral dos animais multicelulares. Uma vez que o design simples de Hydra tem grande relevância básica e translacional e promete revelar novas e inesperadas características básicas do sistema nervoso, mais pesquisas sobre a interação entre o corpo e as bactérias, portanto, se concentrarão mais nos aspectos neuronais, "disse Bosch, resumindo o significado do trabalho.