p Microbiomas, comunidades de organismos unicelulares, estão em toda parte na natureza. Eles desempenham papéis importantes na saúde e na agricultura, no entanto, sabemos surpreendentemente pouco sobre eles. A nanociência pode ajudar. p Em uma discussão abrangente, dois pesquisadores importantes conversaram com a Fundação Kavli sobre como a nanociência pode nos ajudar a entender e manipular microbiomas naturais.

p Microbiomas são comunidades de bactérias, fungos, protozoários, algas, outros micróbios unicelulares, e vírus que interagem uns com os outros de maneiras complexas. Esses ecossistemas são extremamente complexos. Alguns gramas de solo ou sedimento marinho podem conter até várias centenas de milhares de espécies diferentes de micróbios.

p "Existem todas essas substâncias químicas incríveis que os micróbios realizam que podem fazer coisas realmente maravilhosas para a humanidade, como o fornecimento de novos antibióticos e nutrientes para as plantações. É praticamente um recurso ilimitado de novidade e química - se pudermos desenvolver ferramentas aprimoradas para aproveitá-lo, "disse Eoin Brodie, um cientista da equipe do Departamento de Ecologia do Lawrence Berkeley National Laboratory.

p No passado, os pesquisadores buscaram entender essas comunidades cultivando diferentes micróbios em culturas e observando seus comportamentos. No entanto, apenas uma pequena fração desses microrganismos cresce em culturas puras.

p A nanociência pode fornecer novas maneiras de desvendar esses ecossistemas complexos, de acordo com Jack Gilbert, um investigador principal da Divisão de Biociências do Laboratório Nacional de Argonne.

p Uma maneira de obter informações sobre os microbiomas é marcar um aminoácido ou partícula alimentar com pontos quânticos e irradiá-los para que brilhem. Isso mostraria quais micróbios estavam ativos e como eles respondem a diferentes estímulos ambientais ao longo do tempo, Gilbert explicou.

p A nanociência também pode ajudar os pesquisadores a "nocautear" as espécies do microbioma da mesma forma que nocauteamos os genes no DNA. Isso permitiria aos cientistas estudar que linhagens individuais contribuem para a comunidade.

p Brodie acredita que poderíamos usar sensores em nanoescala semelhantes aos que estão sendo desenvolvidos para investigar o cérebro para estudar o solo. Esses dispositivos do tamanho de um chip seriam baratos e alimentados por ondas de rádio, assim, eles não precisariam de baterias para fazer leituras e transmitir dados. Os pesquisadores podem semear o solo com dezenas de milhares desses sensores e observar como o microbioma muda à medida que as raízes das plantas avançam pelo solo.

p Sensores semelhantes podem nos ajudar a entender como as bactérias desenvolvem resistência a antibióticos e formam reservatórios de doenças em hospitais, disse Gilbert, que está estudando a evolução dos microbiomas em instalações médicas.

p Tanto Brodie quanto Gilbert acreditam que poderíamos alcançar resultados importantes manipulando microbiomas.

p Brodie, por exemplo, acredita que ao modificar as colônias de bactérias que transformam o nitrogênio atmosférico em fertilizante e que já vivem em muitas plantas, poderíamos reduzir ou eliminar a necessidade de fertilização.

p Gilbert acredita que os microbiomas podem melhorar a saúde. Um crescente corpo de pesquisas relaciona distúrbios inflamatórios como asma e eczema com a saúde do microbioma pessoal. Gilbert está tentando criar habitats ideais para microbiomas saudáveis ​​em nossas casas, edifícios de escritórios, e espaços públicos. Esses habitats exporiam as pessoas, especialmente bebês, aos micróbios de que precisam para fortalecer seu sistema imunológico.

p Gilbert chama a confluência de nanociência e pesquisa de microbioma um campo nascente.

p Brodie concorda:"Claramente precisamos trabalhar em várias disciplinas e continuar ampliando nossas redes de pesquisadores. Precisamos continuar alcançando."