A colaboração é uma parte importante da investigação científica, com os cientistas frequentemente reunindo-se para combinar os seus esforços e contribuir para objetivos científicos partilhados. Acontece que a colaboração também é uma característica importante entre as bactérias.

Ao comunicarem-se através de uma linguagem química e esperarem até terem os números certos, as bactérias podem ter sucesso em tarefas que não seriam capazes de realizar sozinhas.

Por esta descoberta fundamental – um processo conhecido como detecção de quórum – três cientistas e colaboradores de longa data foram nomeados laureados com o Prêmio Internacional Gairdner do Canadá em 2023. O prêmio foi dividido entre Bonnie Bassler, Professora Squibb e Presidente do Departamento de Biologia Molecular da Universidade de Princeton; E. Peter Greenberg, Nester Professor de Microbiologia da Universidade de Washington; e Michael R. Silverman, ex-professor adjunto de biologia marinha no Scripps Institute of Oceanography que se aposentou em 2000.

O poder da cooperação

Tudo começou com uma obscura bactéria marinha bioluminescente conhecida como Vibrio fischeri, que apresenta uma característica particularmente única:só acende quando está em grupo. Este comportamento foi caracterizado pela primeira vez na década de 1970 pelo falecido J. Woodland Hastings, professor da Universidade de Harvard, que descreveu uma substância química sinalizadora de estrutura desconhecida responsável pelo comportamento.

“Houve um período de 10 anos em que pensámos que isto estava a acontecer, mas ninguém sabia como”, diz Greenberg. “E então um dos meus co-beneficiários, Mike Silverman, juntamente com um dos seus alunos de pós-graduação, descobriram os genes responsáveis ​​[por este mecanismo].”

“A genética é uma ferramenta muito poderosa”, acrescenta Silverman.

Greenberg, que vinha treinando com Hastings, caracterizou ainda mais esses genes de forma independente. Ele também descobriu um sinal químico semelhante na bactéria patogênica Pseudomonas aeruginosa. Foi aí que nasceu o termo detecção de quorum, que descreve essa comunicação célula a célula.

"O que nós e outros demonstrámos é que [as bactérias] comunicam através de uma linguagem química. Contam os seus números e reconhecem quando têm os números certos", explica Bassler.

Para fazer isso, as bactérias secretam pequenas moléculas conhecidas como autoindutores. Quando um grupo grande o suficiente de bactérias se reúne e autoindutores suficientes são secretados, as bactérias podem detectar esse sinal químico e começar a trabalhar juntas como um grupo.

"Se todas [as bactérias] fizerem algo em conjunto, poderão ter sucesso em tarefas que não conseguiriam realizar se agissem como indivíduos. Porque, individualmente, são demasiado pequenas para fazer a diferença", continua Bassler.

Bassler – que já trabalhou como pesquisador de pós-doutorado com Silverman – elevou esses insights a um novo nível, demonstrando que esse fenômeno não é obscuro, mas, em vez disso, é comum entre as bactérias.

Na verdade, os pesquisadores descobriram que o comportamento do quorum sensing não se limita de forma alguma às bactérias. Bassler também mostrou que as bactérias podem usar esse mecanismo para se comunicar entre espécies e que ele está subjacente às interações bacterianas com os vírus.

Um novo campo da microbiologia

Hoje, a detecção de quórum emergiu como um novo campo da microbiologia. As descobertas feitas por Bassler, Greenberg e Silverman não só mudaram a nossa compreensão das bactérias e das suas interações entre si, mas também abriram as portas para a utilização da comunicação célula a célula em ambientes clínicos.

Como exemplo disso, Bassler e seus colaboradores usaram o quorum sensing para desenvolver terapias de pequenas moléculas, que são menos vulneráveis à resistência antimicrobiana do que os antibióticos tradicionais. Greenberg também usou a detecção de quórum para combater infecções associadas à fibrose cística.

No geral, os laureados concordam que a colaboração foi um aspecto crucial das suas descobertas. Ao trabalharem juntos e desenvolverem as ideias uns dos outros, Bassler, Greenberg e Silverman revolucionaram o campo da microbiologia.

“É engraçado que o prémio seja para descobrir como grupos de micróbios […] trabalham em conjunto e otimizam comportamentos, porque é isso que estamos a tentar fazer no laboratório”, diz Bassler.

“Acho isso […] meio mágico no prêmio.”