Diferentes estágios de vida dos pólipos de água-viva no laboratório do Instituto de Microbiologia Geral da Universidade de Kiel. Crédito:Nancy Weiland-Bräuer, Universidade de Kiel Bacteriófagos, ou fagos, são vírus que infectam bactérias e as matam por meio de um processo de lise. Os fagos podem matar bactérias em um organismo hospedeiro multicelular, como o pólipo da água-viva lunar. Os fagos são especializados em bactérias específicas e podem alterar significativamente a composição bacteriana do microbioma de um pólipo.
O efeito dos fagos no microbioma e, portanto, na aptidão dos pólipos ainda é amplamente inexplorado. Microbiologistas da Universidade de Kiel, liderados pela professora Ruth Schmitz-Streit, demonstraram pela primeira vez em experimentos de laboratório que os pólipos se regeneram rapidamente após a infecção por bacteriófagos.
As descobertas sugerem que a resistência do microbioma natural da água-viva lunar aos fagos do Mar Báltico é muito pronunciada e contribui para o nosso conhecimento do efeito destes pequenos intervenientes-chave, muitas vezes esquecidos, no microbioma e, em última análise, na aptidão da água-viva lunar. . Os resultados foram publicados recentemente na revista Frontiers in Microbiology .
Os pólipos apresentam alta resistência após ataque de vírus
Na fase de pólipo, os animais ficam presos ao fundo do mar e usam seus tentáculos para pegar comida na água. Na superfície de seu corpo pedunculado estão numerosas bactérias que formam o chamado microbioma, que desempenha um papel importante na aptidão do pólipo.
Em estudos anteriores, microbiologistas do Instituto de Microbiologia Geral já demonstraram a importância do microbioma natural para a reprodução vegetativa da água-viva lunar e sua defesa contra patógenos.
O estudo atual investigou como o microbioma sobrevive a uma infecção por bacteriófagos e quais são as consequências para os pólipos. Em experimentos de laboratório, os pesquisadores observaram que a introdução dos fagos levou a uma mudança significativa no formato do corpo dos pólipos, mas apenas temporariamente. Após a defesa do vírus, os pólipos voltaram ao formato normal.
"Depois que os pólipos foram tratados com bacteriófagos específicos, seus corpos ficaram severamente encurtados e arredondados e eles perderam os tentáculos. Geralmente são sinais de morte dos pólipos. No entanto, não vimos um único pólipo morto; pelo contrário, todos os pólipos regeneraram completamente. Essa alta resiliência nos surpreendeu", diz Melissa Stante, Ph.D. estudante do grupo de pesquisa de Ruth Schmitz-Streit e primeira autora do estudo.
Diferentes fases de vida dos pólipos de águas-vivas no laboratório do Instituto de Microbiologia Geral da Universidade de Kiel. Crédito:Nancy Weiland-Bräuer, Universidade de Kiel
Série de testes em pólipos tratados mostra rápida recuperação do microbioma
Uma explicação para isto poderia ser que os pólipos, ou mais precisamente o seu microbioma, se adaptam rapidamente à presença dos fagos e são, portanto, capazes de prevenir danos permanentes. Os cientistas coletaram amostras do microbioma dos pólipos durante um período de cinco dias. Eles descobriram que o tipo mais comum de bactéria, o Mycoplasma, diminuiu inicialmente, mas se recuperou após 24 horas.
"Nos pólipos das águas-vivas lunares do Mar Báltico, o microbioma é dominado principalmente por uma bactéria específica, uma bactéria Mycoplasma não cultivada. Este colonizador foi significativamente reduzido quando fagos foram administrados. Isto permitiu que outras bactérias ganhassem temporariamente o domínio.
"Os factores exactos que favorecem a redução inicial, mas também a subsequente rápida regeneração do Mycoplasma, são agora objecto de mais investigação", diz PD Dr. Nancy Weiland-Bräuer. A dinâmica da composição do microbioma foi sincronizada com a deformação dos pólipos.
As interações fago-microbioma-hospedeiro têm efeitos em cascata no ecossistema
O conhecimento da interação dinâmica entre a água-viva lunar, seu microbioma e fagos contribui para a compreensão dos ciclos de nutrientes e elementos marinhos. Ao mesmo tempo, o processo desempenha um papel essencial na compreensão da estabilidade dos ecossistemas e é um alicerce para a investigação de doenças no ecossistema do Mar Báltico.
Além disso, os resultados contribuirão para a iniciativa de investigação "Saúde dos Oceanos", que se centra no impacto da saúde e das doenças no contexto das alterações climáticas e nas potenciais condições ambientais futuras. Além de lisar bactérias, os fagos podem trocar material genético com microrganismos hospedeiros, ajudando o microbioma a se adaptar às mudanças nas condições ambientais.
“A rápida regeneração da forma do pólipo após o tratamento com fagos parece estar correlacionada com a recuperação do microbioma natural da água-viva lunar. Esta é uma forte indicação de que a resistência do microbioma da água-viva lunar aos fagos do Mar Báltico é muito pronunciada.
"Os fatores que tornam o microbioma tão resiliente também podem fornecer pistas importantes sobre como proteger o microbioma saudável em humanos. No entanto, ainda estamos nos estágios relativamente iniciais da pesquisa básica", diz a professora Dra. Ruth Schmitz-Streit, chefe do grupo de pesquisa.
