Bactérias marinhas se unem para produzir uma vitamina vital

Imagem microscópica de uma cocultura das duas cepas de bactérias. A coloração azul mostra bactérias, os pontos vermelhos são vírus. Eles causam a ruptura de algumas células bacterianas, liberando a vitamina na água. Crédito:Wienhausen et al., Natureza

Uma equipe de pesquisa germano-americana liderada pelo microbiologista Dr. Gerrit Wienhausen, da Universidade de Oldenburg (Alemanha), deu um passo importante em direção a uma melhor compreensão das interações altamente complexas entre microrganismos marinhos. Os pesquisadores realizaram vários experimentos para analisar a interação entre duas espécies de bactérias marinhas do Mar do Norte na síntese de vitamina B12 e publicaram suas descobertas na revista Nature. .

A vitamina B12 é um produto vital mas escasso no mar (e noutros locais). É essencial não só para o metabolismo das duas bactérias investigadas neste estudo, mas para muitos outros organismos marinhos. “Metade de todas as espécies de algas não consegue sobreviver sem esta vitamina”, explica Wienhausen. No entanto, tal como os humanos, as algas não podem produzir B12 por si próprias. Assim, os pesquisadores da Universidade de Oldenburg e do Scripps Institution of Oceanography em San Diego (EUA) estavam ansiosos para examinar mais de perto a síntese de B12 em bactérias marinhas.

Embora certas estirpes bacterianas sejam conhecidas como produtoras de vitamina B12, este projecto de investigação centrou-se em duas estirpes dos géneros Roseovarius e Colwellia, cada uma produzindo apenas um dos dois blocos de construção da vitamina B12, o que significa que só podem sintetizar a substância em cooperação com cada uma. outro.

“É fascinante como as interações entre bactérias podem ser complexas”, enfatiza Wienhausen com referência ao novo estudo, que foi conduzido como parte do Centro de Pesquisa Colaborativa Roseobacter liderado pelo microbiologista de Oldenburg, Prof. publicação atual.

Interações complexas entre duas cepas de bactérias

Usando experimentos de laboratório complexos e ferramentas analíticas de ponta, os pesquisadores foram capazes de explorar detalhadamente as interações entre as duas cepas bacterianas. De acordo com as suas descobertas, as bactérias da estirpe Colwellia M166 sintetizam o bloco de construção mais pequeno da vitamina B12 e libertam-no na água circundante. Por seu lado, as bactérias da estirpe Roseovarius M141 não só produzem o bloco de construção maior – que é o componente principal – mas também são capazes de sintetizar a vitamina B12 que ambas as estirpes bacterianas necessitam a partir da combinação dos dois blocos de construção.

No entanto, a estirpe Roseovarius não liberta a vitamina por si só, mas apenas quando a Colwellia activa um vírus codificado no genoma bacteriano do seu co-produtor e o vírus se multiplica. A infecção viral resultante causa a explosão de algumas das bactérias Roseovarius afetadas e a vitamina B12 é liberada junto com o vírus, tornando-se assim disponível para Colwellia (e possivelmente também para outros organismos marinhos).

“Esta alimentação cruzada bem ajustada de blocos de construção e produtos metabólicos pode não ser relevante apenas nas comunidades microbianas marinhas, mas também em outros ecossistemas”, afirmam os pesquisadores do Instituto Oldenburg de Química e Biologia do Ambiente Marinho (ICBM) e do Scripps. Relatório da Instituição de Oceanografia.

“Conseguimos demonstrar pela primeira vez que duas bactérias só sintetizam B12 em cooperação entre si”, diz Wienhausen. “Uma forma tão complexa de interação entre bactérias era anteriormente desconhecida”.

Mais de 60 pesquisadores de Oldenburg, Braunschweig, Göttingen e Bonn investigaram as bactérias do grupo Roseobacter nos últimos 13 anos no Centro de Pesquisa Colaborativa Transregional (CRC) Roseobacter.

Estas bactérias são encontradas em todos os habitats marinhos – dos trópicos aos mares polares e da superfície do mar ao mar profundo. Entre outras conquistas, os investigadores descobriram muitas novas estirpes e descreveram pela primeira vez a sua distribuição e biogeografia funcional nos oceanos do mundo. Mais de 280 artigos científicos baseados em pesquisas realizadas no contexto da CRC foram publicados até o momento.

Mais informações: Gerrit Wienhausen, Alimentação cruzada com ligantes resolve auxotrofias bacterianas de vitamina B12, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07396-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07396-y
Informações do diário: Natureza

Fornecido pela Universidade de Oldenburg

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