p Micróbios como bactérias não são conscientes o suficiente para formar memórias, mas um grupo de cientistas no Texas desenvolveu uma nova maneira de fazer isso no nível genético. p Os pesquisadores relatam que criaram micróbios com sucesso para relatar sobre seus ambientes e formar "memórias" genéticas do evento. É uma ferramenta que pode ajudar os cientistas a entender melhor o ciclo químico na Terra e como os micróbios compartilham informações como resistência a antibióticos uns com os outros, de acordo com os pesquisadores.

p "Esperamos que isso ajude a promover a colaboração entre biólogos sintéticos e microbiologistas, "disse Emily Fulk, uma estudante de pós-graduação na Rice University no Texas e que apresentou seu trabalho preliminar no Encontro de outono da American Geophysical Union em 2017 em Nova Orleans. "Estou muito animado para realmente começar a aplicar isso."

p Fulk trabalha com bactérias do solo, micróbios que desempenham um papel importante na decomposição de organismos mortos e "fixando" o nitrogênio da atmosfera em formas que as plantas e os animais podem usar. Muitas perguntas permanecem sem resposta sobre essas bactérias, incluindo como eles respondem às condições ambientais, como seca ou fertilizantes excessivos. Responder a essas perguntas requer longos períodos e monitoramento constante que são impraticáveis ​​usando os métodos atuais, então Fulk se voltou para a biologia sintética.

p Os biólogos já modificaram genes dentro do plasmídeo de um micróbio, seu cromossomo circular de DNA, inserindo um gene específico que é ativado na presença de uma substância química de interesse. Por aqui, o micróbio produz um sinal em resposta a um estímulo ambiental.

p Pesquisadores interessados ​​em detectar nitratos ambientais, moléculas encontradas em fertilizantes, por exemplo, poderia inserir um gene sensível ao nitrato no plasmídeo do micróbio. Então, quando o micróbio detecta nitratos em seu entorno, ele ativa o gene para produzir um sinal ou "relatório" para os cientistas.

p "Você pode pensar nisso como um interruptor e uma lâmpada, onde o sensor é como o interruptor de luz e sinaliza a lâmpada, "Fulk disse." Você pode olhar para a lâmpada, ou sinal produzido, e diz, 'OK, se virmos que a 'luz está acesa, sabemos que o interruptor foi acionado. '"

p Tradicionalmente, a analogia com a luz era literal:os micróbios foram projetados para brilhar ou ficar fluorescente quando detectassem uma substância química específica. Mas no solo, ver a fluorescência é um desafio. Em vez de, Fulk e seus colegas desenvolveram micróbios que se reproduzem pela produção de um gás.

p Isso ainda deixou um grande desafio, no entanto. Para produzir um sinal, micróbios devem estar vivos, e porque a maioria dos micróbios vive apenas na ordem de várias horas, seu relatório é de curta duração.

p Fulk resolveu o problema levando os micróbios geneticamente modificados um passo adiante. Ela projetou um micróbio que poderia não apenas produzir um gás em resposta a um sinal químico, mas também lembrar que havia produzido o sinal de gás muito depois que a substância química ativadora desapareceu e o micróbio morreu. Em outras palavras, ela o projetou para ter uma memória.

p "Usando memória, agora podemos dizer, 'Vamos incubar nossos micróbios por uma semana, um mês, ou uma temporada, 'e, no final, olhe para os micróbios e veja o que eles viram durante todo o período, em vez de apenas em um ponto de tempo específico, "Fulk disse.

p Em um design inteligente, Fulk inseriu algo nunca feito antes:separar o sensor "interruptor de luz" e os genes repórter "lâmpada". Em sua configuração, o gene repórter deve ser modificado antes que possa produzir seu sinal de gás. O gene do interruptor de luz, ativado quando o micróbio come o açúcar arabinose, codifica uma enzima capaz de modificar o gene repórter. Uma vez que o gene interruptor de luz é ativado, ele modifica e ativa o gene repórter, e o micróbio produz um gás.

p A modificação do gene repórter não pode ser revertida, Contudo, assim, o micróbio mantém uma 'memória' genética da detecção. Mais tarde, os cientistas podem pesquisar essa mudança genética logo depois que o micróbio foi exposto ao produto químico ou muito depois que o micróbio morreu.

p "Eu fico maravilhado com isso todos os dias, "Fulk disse." Estamos muito entusiasmados por termos os parafusos e porcas acertados. "

p A nova pesquisa anuncia o que Fulk espera que seja uma longa linha de aplicações futuras. A inserção de detectores sensíveis a produtos químicos ambientalmente relevantes pode responder a perguntas de longa data para ecologistas de solo e microbianos, ela disse.

p "A ideia é se pudermos fazer deste um sistema plug-and-play do tipo Lego, onde você escolhe seu repórter, sua memória, 'seu produto químico desejado para sentir, e seu hospedeiro microbiano, em seguida, pode ser personalizado para ajudar a resolver quaisquer questões que você deseja, "Fulk disse.

p "Às vezes, você pode detectar materiais indetectáveis ​​com esses micróbios, "disse Caroline Masiello, o investigador principal do grupo de pesquisa da Rice University. Os pesquisadores podem usar o método para estudar aspectos mal compreendidos do ciclo do enxofre ou produção de metano bacteriano, ela disse. Mas embora seja emocionante, a aplicação direta no ambiente parece improvável.

p Por enquanto, Fulk e seus colegas estão trabalhando com engenheiros ambientais para estudar como a resistência aos antibióticos se transfere entre os micróbios em centros de tratamento de águas residuais e em ambientes de solo. Ao construir um micróbio doador com um gene de troca de luz e um micróbio receptor com o gene da lâmpada, eles poderiam determinar quando os genes se juntam para produzir uma "memória". E sabendo disso, por sua vez, irá ajudá-los a identificar "espiões" de micróbios que possam usar no futuro, Fulk disse. p Esta história foi republicada por cortesia de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), uma comunidade de blogs de ciência espacial e terrestre, patrocinado pela American Geophysical Union. Leia a história original aqui.