p Uma equipe internacional, incluindo pesquisadores do Instituto Max Planck de Ecologia Química, descreveu uma bactéria residente em uma espécie de besouro das folhas com uma característica inesperada:fornece ao besouro as enzimas necessárias para quebrar certos componentes da parede celular da planta. O genoma da bactéria é o menor já sequenciado de qualquer organismo que vive fora de uma célula hospedeira. Ele contém genes que são responsáveis ​​pela produção de pectinases, as enzimas que quebram a pectina, um componente essencial da parede celular vegetal. A produção de pectinases é, portanto, a função primária dessas bactérias. Sem os simbiontes bacterianos, os besouros não conseguiriam obter acesso aos nutrientes dentro das células da planta e, portanto, seriam incapazes de sobreviver. O estudo é relatado hoje em Célula . p "A base do nosso estudo foram as descrições histológicas e os desenhos dos órgãos simbióticos do besouro, publicados pela primeira vez pelo zoólogo alemão Hans-Jürgen Stammer, há mais de 80 anos. Queríamos caracterizar molecularmente a extraordinária parceria entre um besouro da folha e seus simbiontes descrito por Stammer como uma peculiaridade rara, "primeiro autor Hassan Salem, ex-aluno de doutorado no Instituto Max Planck de Ecologia Química, explica. Atualmente é Feodor Lynen Postdoctoral Fellow da Alexander von Humboldt Foundation na Emory University em Atlanta, Geórgia, EUA.

p Hans-Jürgen Stammer (1899-1968) estudou parcerias simbióticas entre insetos e bactérias durante as décadas de 1920 e 1930. Ele descobriu que os besouros das folhas (Chrysomelidae) são notórios por não participarem de parcerias simbióticas. Contudo, seus estudos também revelaram que havia exceções a essa descoberta entre algumas espécies de besouro-tartaruga, como o besouro tartaruga cardo ( Cassida rubiginosa ) Esses besouros tartaruga são equipados com órgãos incomuns, que ele descreveu em um estudo de 1936. A bactéria simbiótica reside em reservatórios em forma de saco no intestino dos besouros. Besouros fêmeas transferem os simbiontes através de tubos vaginais para seus descendentes, aplicando um pequeno comprimido de simbionte em cada ovo. As larvas em incubação comem através da casca do ovo e, em seguida, consomem os comprimidos contendo as bactérias simbióticas.

p Os besouros das folhas são capazes de degradar componentes da parede celular da planta, como celulose e pectina, com a ajuda de enzimas digestivas. Contudo, a análise genética mostrou que o cardo tartaruga cardo carece dos genes responsáveis ​​pela produção das respetivas enzimas (pectinases). O novo estudo revela que esse déficit é compensado por uma estreita parceria com uma bactéria que reside em órgãos especiais próximos ao intestino do besouro. Para entender a importância dos simbiontes bacterianos para o besouro, os autores realizaram uma série de bioensaios, alguns que foram combinados com medições enzimáticas. "Quando comparamos a atividade enzimática em besouros tartaruga com e sem bactérias simbióticas, descobrimos que besouros sem simbiontes não foram capazes de digerir a pectina para obter acesso aos nutrientes na célula e, como consequência, suas chances de sobrevivência diminuíram, "diz Roy Kirsch do Instituto Max Planck de Ecologia Química.

p A análise genética da bactéria simbiótica que os pesquisadores apresentam como "Candidatus Stammera capleta" em seu estudo atual para honrar as observações de Stammer revelou outra surpresa:o genoma do microrganismo é reduzido a apenas algumas centenas de genes, entre eles, alguns genes que regulam a produção e o transporte de pectinases. De acordo, o genoma é minúsculo:contendo apenas ~ 270.000 pares de bases, o genoma da bactéria é o menor já descrito para um organismo que existe fora de uma célula hospedeira. A bactéria Escherichia coli, em comparação com as bactérias que vivem dentro do intestino de muitos animais, incluindo humanos, tem 4.600.000, ou 17 vezes mais pares de bases. Sabe-se que apenas algumas bactérias alojadas dentro das células de seus hospedeiros têm genomas menores do que o besouro simbionte.

p A simbiose entre o besouro e seu simbionte é caracterizada por uma clara divisão de trabalho. “O besouro hospedeiro possui os genes responsáveis ​​pela produção de celulases para digerir a celulose, enquanto o simbionte fornece as pectinases. Juntos, eles têm as enzimas necessárias para quebrar a parede celular da planta. Especialmente notável é o fato de que esta é a primeira descrição de um simbionte bacteriano especializado com uma função primária ou mesmo única dedicada à degradação da pectina, "Hassan Salem resume.

p O fato de muitos animais herbívoros existirem hoje é o resultado de adaptações que evoluíram ao longo do tempo. Na verdade, os microrganismos têm desempenhado um papel importante em muitas dessas adaptações. O besouro tartaruga cardo é um exemplo impressionante. Sem as pectinases, não teria acesso aos nutrientes dentro de uma célula vegetal. A produção dessas enzimas foi terceirizada para um prestador de serviços:uma bactéria que vive em órgãos especiais próximos ao intestino.

p Em muitas espécies de besouros de folhas, os genes que ativam enzimas digestivas para a degradação das paredes celulares das plantas, originados de fungos e bactérias, foram introduzidos nos genomas dos ancestrais dos besouros por meio de transferência horizontal de genes. "É fascinante que os insetos tenham resolvido o problema de como quebrar as paredes celulares das plantas de maneira tão diferente. Por que alguns insetos adquiriram genes de micróbios horizontalmente, enquanto outros mantêm simbiontes para fazer o mesmo trabalho é uma questão interessante que ainda precisa ser respondida em estudos futuros, "diz Martin Kaltenpoth da Universidade de Mainz.