Um novo modelo matemático desenvolvido na Universidade da Califórnia, em Davis, pode explicar por que algumas bactérias podem causar doenças, como doenças de origem alimentar, mesmo em pequenas doses, enquanto outras são inofensivas.

O modelo sugere que os agentes patogénicos – organismos que causam doenças – com genomas pequenos não precisam de evoluir para causar doenças em comparação com os seus homólogos comensais e não patogénicos com genomas grandes.

O modelo, publicado na revista eLife, baseia-se na ideia de que a evolução da virulência, ou a gravidade de uma infecção patogénica, é um tipo de cobertura de apostas – uma estratégia utilizada para reduzir o risco e maximizar a aptidão em ambientes imprevisíveis.

Quando os patógenos encontram hospedeiros com imunidade à infecção, eles reduzem sua virulência para evitar a resposta imunológica (uma aposta cara) ou mantêm alta virulência mesmo correndo o risco de serem mortos (uma aposta de baixo custo).

O modelo matemático dos investigadores mostra que os agentes patogénicos com genomas mais pequenos podem “tolerar” menos redução de virulência à medida que a população de agentes patogénicos cresce, evoluindo assim para níveis globais de virulência mais elevados. A razão é que a taxa de mutação para um genoma pequeno é mais rápida, permitindo que a população do patógeno se adapte mais rapidamente.

O modelo também mostra que os agentes patogénicos com genomas pequenos podem manter uma virulência mais elevada do que aqueles com genomas grandes sob uma vasta gama de condições, o que significa que têm maior probabilidade de causar doenças, mesmo em pequenas doses.

“Nosso modelo sugere que patógenos bacterianos com genomas pequenos tendem a ser mais virulentos, não tanto por causa de algum mecanismo especial que lhes permite causar mais danos, mas sim como resultado de sua taxa evolutiva mais rápida”, disse o autor principal Ryan Giordano, pesquisador Pesquisador de pós-doutorado da UC Davis em evolução e ecologia.

Os investigadores alertam que embora o modelo seja uma ferramenta útil para estudar a evolução da virulência nas bactérias, requer mais dados biológicos e evidências experimentais para ser validado.

"Uma melhor compreensão fundamental deste fenômeno poderia nos ajudar a projetar tratamentos antibacterianos novos e melhorados e ajudar a prever quais bactérias têm maior probabilidade de causar doenças", disse Jonathan Eisen, autor sênior do estudo, professor de evolução e ecologia da UC Davis, e um membro do One Health Institute.