(A) Esboço ilustrando como a aptidão de um hospedeiro com ou sem endossimbiontes muda em diferentes contextos. (B) Esquema mostrando como dois comportamentos contrastantes podem ser observados em contextos diferentes. (C) Um exemplo de hipótese gerada para uma endossimbiose que parece exibir 2 comportamentos contrastantes – exploração e mutualismo – em diferentes contextos. Crédito:PLOS Biologia (2024). DOI:10.1371/journal.pbio.3002583 A endossimbiose, a relação íntima e de longo prazo em que um organismo vive dentro de outro, é uma pedra angular da vida como a conhecemos e uma chave para o surgimento de vida complexa na Terra. Muitos dos mistérios que cercam a endossimbiose são difíceis de resolver apenas com abordagens empíricas.
Em um ensaio recente publicado na PLOS Biology , uma equipe de pesquisadores da Universidade de Umeå descreve como os modelos matemáticos podem promover a pesquisa sobre endossimbiose.
Os endossimbiontes estão por toda parte:dentro de nossas células, as mitocôndrias geram a maior parte de nossa energia, as plantas dependem dos cloroplastos para a fotossíntese e muitos insetos não conseguem se reproduzir sem seus endossimbiontes. Esta é, no entanto, apenas a ponta do iceberg quando se trata de endossimbioses.
"As relações endossimbióticas são incrivelmente diversas e complexas. Por exemplo, novas pesquisas revelaram que os endossimbiontes podem determinar se os embriões podem ser formados com sucesso e até mesmo orientar o desenvolvimento embrionário", diz Lucas Santana Souza, pós-doutorado na Universidade de Umeå e coautor do artigo em PLOS Biology .
Apesar de sua onipresença, as endossimbioses podem ser difíceis de estudar.
"Considere a origem das mitocôndrias em nossas células. Costumava ser um organismo separado, mas através de uma endossimbiose que aconteceu há centenas de milhões de anos, tornou-se uma parte crucial de toda a vida complexa. No entanto, não podemos estudar este antigo e evento raro, reproduzindo-o no laboratório ou voltando no tempo - precisamos de outras maneiras e os modelos matemáticos são uma ótima ferramenta", diz Eric Libby, professor associado do Departamento de Matemática e Estatística Matemática.
Modelos matemáticos podem nos ajudar a compreender como diferentes fatores afetam as interações entre endossimbiontes e seus hospedeiros. No ensaio, os autores mostram como esses modelos podem gerar ideias e complementar pesquisas do mundo real. Eles também apontam questões importantes para uma investigação mais aprofundada.
Um exemplo está relacionado com os corais e os seus endossimbiontes, de particular relevância atualmente, à medida que os eventos de branqueamento de corais aumentam em todo o mundo devido ao aumento das ondas de calor. No branqueamento do coral, o coral expele seus endossimbiontes e perde a capacidade de gerar alimentos, o que pode levar à sua morte.
Curiosamente, os corais podem mudar os seus endossimbiontes para outros que melhorem a sua capacidade de resistir às ondas de calor. Esta é uma das áreas de pesquisa em que o coautor do estudo Adriano Bonforti, pós-doutorado na Universidade de Umeå, está mais interessado.
"O quebra-cabeça é entender quando os corais devem modificar sua comunidade endossimbiótica para que um tipo de endossimbionte se torne dominante sobre os outros, mudando assim a resposta do coral aos efetores de estresse. Modelos matemáticos podem sugerir razões prováveis para quando e como os corais devem mudar. Os resultados dessas abordagens teóricas podem ajudar a orientar futuras pesquisas experimentais", diz ele.
Os autores também defendem uma maior colaboração entre pesquisadores de endossimbiose. Eles traçam paralelos entre as relações endossimbióticas e a interação entre modeladores matemáticos e experimentalistas. Ambos têm abordagens e experiências diferentes, mas o resultado da sua colaboração pode ser extremamente frutífero, segundo eles.
"Pense nos modeladores como parceiros benéficos, inspirando-se e colocando questões intrigantes a partir das ricas descobertas empíricas. Neste contexto, os modeladores contribuem simplificando conceitos complexos, descobrindo processos fundamentais e abrindo novos caminhos para exploração. Com este ensaio, esperamos construir uma ponte mais forte entre os dois campos e indicar direções frutíferas para pesquisas endossimbióticas", diz Lucas Santana Souza.
