p Bactérias, que causam infecções, eles próprios podem ser infectados por vírus chamados bacteriófagos. Assim como nem todas as bactérias são prejudiciais aos humanos, nem todos os vírus são prejudiciais às bactérias, e alguns podem até beneficiá-los. As bactérias podem distinguir os vírus bons e ruins? Uma equipe interdisciplinar de cientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (IST Áustria) estudou como infecções com vírus potencialmente benéficos atuam em bactérias que carregam um certo tipo de mecanismo imunológico antiviral chamado modificação de restrição (RM). Eles mostram que as interações em nível de população entre vírus e bactérias fazem com que a infecção prossiga de uma forma que compensa a desvantagem inerente das células individuais e permite que as bactérias imunológicas adquiram muitos mais vírus benéficos a longo prazo. Esta é a conclusão de um estudo publicado em Ecologia e evolução da natureza . O estudo foi realizado por Maros Pleska, um estudante de doutorado e Moritz Lang um pós-doutorado no grupo de Celin Guet no IST Áustria, bem como colaboradores Dominik Refardt na Universidade de Ciências Aplicadas de Zurique e Bruce Levin na Universidade Emory. p Muitos vírus simplesmente se replicam dentro das bactérias, e tais infecções, que geralmente resulta na morte da bactéria infectada, são chamados de líticos. Contudo, alguns vírus, chamados vírus temperados, pode adotar uma abordagem mais suave:durante infecções lisogênicas, a informação genética de um vírus temperado se integra à informação genética da bactéria infectada e, assim, aumenta o repertório de genes bacterianos. Exemplos de genes, que se espalham entre as bactérias por vírus temperados, incluem toxinas perigosas, como toxina shiga, toxina da cólera, ou toxina botulínica. Contudo, há uma captura para as bactérias, como vírus temperados podem matar ou se integrar em seus hospedeiros, e a decisão de como a infecção prossegue é feita de maneira aparentemente aleatória.

p É bem sabido que muitas bactérias se protegem de infecções líticas letais, carregando mecanismos de imunidade, tais como sistemas de modificação de restrição (RM) que cortam o DNA viral. O que não se sabe é como esses sistemas imunológicos primitivos afetam a capacidade das bactérias de adquirir vírus potencialmente benéficos no processo de lisogenia. Os sistemas de RM podem distinguir entre infecções líticas e lisogênicas, ou eles agem de forma mais geral? E enquanto protege as bactérias da morte, eles também os impedem de adquirir vírus benéficos? Pleska, Lang e seus colegas combinaram experimentos e teoria para investigar esta questão.

p Como primeiro passo, os pesquisadores analisaram o que acontece com bactérias portadoras de sistemas RM quando infectadas com vírus temperados. Eles descobriram que o sistema de RM sempre buscou prevenir a infecção, independentemente de a infecção estar se encaminhando para lise ou lisogenia. A partir disso, a conclusão é que, como um custo inadvertido de prevenção da lise das bactérias, Os sistemas de RM também são uma barreira para a aquisição de genes virais.

p Contudo, um resultado muito diferente surgiu quando os pesquisadores investigaram o que acontece no nível da população bacteriana. Eles misturaram um grande número de bactérias com um grande número de bacteriófagos, e analisou quantas bactérias adquiriram genes virais a longo prazo. Com base no resultado anterior, os cientistas esperavam que os vírus se integrassem com muito menos frequência em bactérias com sistemas RM, em comparação com bactérias sem este mecanismo de imunidade. Contudo, o oposto aconteceu - mais vírus se integraram às bactérias que deveriam ser imunes.

p Os sistemas de modificação de restrição oferecem uma pausa temporária

p Qual é a explicação desse resultado contra-intuitivo? Os pesquisadores descobriram que, em vez de prevenir infecções completamente, Os sistemas de RM meramente adiam a infecção, dando à população bacteriana tempo para crescer até que os vírus rompam a barreira e a infecção atinja totalmente. Embora a lise seja mais frequente em pequenas populações de bactérias e muitas bactérias sejam mortas se a população for infectada no início, a lisogenia se torna mais prevalente em grandes populações bacterianas, tornando as bactérias infectadas mais tarde mais propensas a adquirir o vírus em vez de serem mortas por ele. Os sistemas de RM, portanto, oferecem uma pausa temporária, protegendo as populações bacterianas apenas da fase mais perigosa da infecção, sem limitar os benefícios potenciais.

p Um novo mecanismo molecular desconhecido é responsável por essa mudança de comportamento? Não, diz o primeiro autor, Maros Pleska:"A descoberta mais intrigante é que, na verdade, não precisamos encontrar nenhum mecanismo novo. O que observamos é uma simples consequência da dinâmica populacional das interações entre bactérias e vírus."

p Este resultado é uma rejeição para aqueles que buscam prever o comportamento de longo prazo das populações a partir da biologia de componentes moleculares individuais, explica Pleska:"A biologia básica de todos os elementos em nosso sistema era conhecida como os sistemas RM e os vírus que examinamos são alguns dos sistemas moleculares mais bem compreendidos que conhecemos. No entanto, este estudo ilustra como somos desesperados quando se trata de usar esse conhecimento em nível molecular para prever a dinâmica que ocorre depois que colocamos peças individuais juntas. Na verdade, nossas observações foram completamente opostas ao que qualquer um poderia esperar. Assim, as interações ecológicas e evolutivas entre até mesmo os elementos biológicos mais simples podem ser muito complexas e precisamos de novas maneiras de olhar para eles, se quisermos entender seu papel na natureza. "