Células zumbis no mar:os vírus mantêm as bactérias marinhas mais comuns sob controle
Sob o microscópio, os cientistas identificaram células zumbis SAR11 por sua distinta falta de ribossomos. Em um exemplo, comparando uma célula SAR11 viva e infectada com uma célula zumbi infectada. Crédito:Jan Brüwer, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie Os micróbios marinhos controlam o fluxo de matéria e energia essencial para a vida nos oceanos. Entre elas, o grupo bacteriano SAR11 é responsável por cerca de um terço de todas as bactérias encontradas nas águas superficiais dos oceanos.
Um estudo realizado por investigadores do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, Alemanha, revela agora que, por vezes, quase 20% das células SAR11 estão infectadas por vírus, reduzindo significativamente o número total de células. Os vírus também podem transformar estas bactérias, outrora prósperas, em zombies, um fenómeno observado pela primeira vez e generalizado nos oceanos. O trabalho está publicado na revista Nature Communications .
As águas oceânicas que rodeiam a ilha alemã de Helgoland proporcionam um cenário ideal para estudar a proliferação de algas na primavera, um foco de investigação do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha desde 2009.
Num estudo anterior, os cientistas do Max Planck observaram um grupo de bactérias chamado SAR11 a crescer particularmente rápido durante estas florações. No entanto, apesar das suas elevadas taxas de crescimento, a abundância de SAR11 diminuiu cerca de 90% em cinco dias. Isto sugere que as células foram rapidamente dizimadas por predadores e/ou infecções virais. Agora, os pesquisadores do Max Planck investigaram o que exatamente está por trás desse fenômeno.
Encontrando os fagos que infectam o SAR11
“Queríamos descobrir se os baixos números de SAR11 eram causados por fagos, ou seja, vírus que infectam especificamente bactérias”, explica Jan Brüwer, que conduziu o estudo como parte da sua tese de doutoramento. "Responder a esta pergunta aparentemente simples foi metodologicamente muito desafiador."
Como funciona a infecção por fagos? Os fagos infectam bactérias introduzindo nelas seu material genético. Uma vez lá, ele se replica e utiliza os ribossomos bacterianos para produzir as proteínas de que necessita. Pesquisadores de Bremen usaram uma tecnologia que lhes permitiu “seguir” o material genético do fago dentro da célula.
“Podemos corar os genes específicos do fago e depois vê-los ao microscópio. Como também podemos corar o material genético do SAR11, podemos detectar simultaneamente células SAR11 infectadas por fagos”, explica Brüwer.
Embora isto possa parecer simples, o baixo brilho e o pequeno tamanho dos genes do fago dificultaram a sua detecção pelos investigadores. No entanto, milhares de imagens microscópicas foram analisadas com sucesso, trazendo novidades interessantes.
“Vimos que a bactéria SAR11 está sob ataque massivo de fagos”, diz Brüwer. "Durante períodos de rápido crescimento, como aqueles associados à proliferação de algas na primavera, quase 20% das células foram infectadas, o que explica o baixo número de células. Portanto, os fagos são o elo perdido que explica esse mistério."
Células zumbis:um fenômeno global
Para surpresa dos cientistas, as imagens revelaram ainda mais. “Descobrimos que algumas das células SAR11 infectadas por fagos já não continham ribossomas. Estas células estão provavelmente num estado de transição entre a vida e a morte, por isso as chamámos de células ‘zumbis’”, explica Brüwer.
As células zumbis representam um fenômeno novo observado não apenas em culturas SAR11 puras, mas também em amostras coletadas em Helgoland. Além disso, a análise de amostras do Atlântico, do Oceano Antártico e do Oceano Pacífico revelou a presença de células zumbis, indicando que este fenômeno ocorre em todo o mundo.
“Em nosso estudo, as células zumbis representam até 10% de todas as células do mar. A ocorrência global de células zumbis amplia nossa compreensão do ciclo de infecção viral”, enfatiza Brüwer. “Suspeitamos que nas células zumbis os ácidos nucléicos contidos nos ribossomos estão sendo decompostos e reciclados para produzir novo DNA de fago”.
Brüwer e seus colegas levantam a hipótese de que não apenas as bactérias SAR11, mas também outras bactérias, podem ser transformadas em zumbis. Assim, eles querem investigar mais a fundo a distribuição das células zumbis e seu papel no ciclo de infecção viral.
“Esta nova descoberta prova que a população SAR11, apesar de se dividir tão rapidamente, é massivamente controlada e regulada por fagos”, diz Brüwer.
"O SAR11 é muito importante para os ciclos biogeoquímicos globais, incluindo o ciclo do carbono, portanto o seu papel no oceano deve ser redefinido. O nosso trabalho destaca o papel dos fagos no ecossistema marinho e a importância das interações microbianas no oceano."
