Bactérias foram vistas literalmente mudando de forma para evitar antibióticos

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Comparação do crescimento da Caulobacter crescentus antes de ser exposta a um antibiótico (acima) e depois (abaixo). (Créditos: Shiladitya Banerjee)

Por Jacinta Bowler
Publicado na ScienceAlert

Se você é uma bactéria que está tentando sobreviver em um mundo repleto de antibióticos, precisa de alguns truques na manga. Você pode ter uma mãozinha de outra bactéria para obter algum material genético novo e útil, ou pode sofrer mutação genética através das gerações e esperar encontrar a receita secreta para parar o remédio.

Os cientistas já sabem há muito tempo sobre essas estratégias, mas agora uma equipe de pesquisadores observou uma nova forma preocupantemente simples de como as bactérias estão evitando os antibióticos no corpo humano – mudando de forma.

“Descobrimos que as células do Caulobacter crescentus podem recuperar suas taxas de crescimento pré-estímulo e sofrer mudanças dramáticas na forma celular”, escreve a equipe em seu novo estudo.

“Após a remoção do antibiótico, as células recuperam suas formas originais ao longo de várias gerações.”

Em 2019, outro grupo de pesquisadores descobriu algo semelhante – que as bactérias estavam mudando de forma (para algo mais parecido com uma bolha) a fim de evitar serem atacadas por antibióticos no corpo humano.

Mas, nesse caso, as bactérias estavam perdendo toda a parede celular para se contorcer e evitar as drogas, enquanto nesta pesquisa os cientistas descobriram que a parede celular permaneceu intacta, mas se esticou dramaticamente para formar a nova forma de C.

Para descobrir isso, uma equipe da Universidade Carnegie Mellon (EUA), do Colégio Universitário de Londres (Reino Unido) e da Universidade de Chicago (EUA) pegou a bactéria C. crescentus –  que é normalmente encontrada em lagos de água doce e riachos -, adicionou uma pequena quantidade do antibiótico de amplo espectro cloranfenicol nela e depois, observou a bactéria crescer e se dividir.

A quantidade de antibiótico não foi suficiente para matar a maioria das bactérias, mas diminuiu sua taxa de crescimento.

Após cerca de 10 gerações de baixa exposição a antibióticos, C. crescentus começou a mudar fisicamente – expandindo-se e curvando-se em forma de C. Isso foi uma mudança suficiente para que a taxa de crescimento bacteriano subisse para níveis quase pré-cloranfenicol.

Taxa de crescimento de bactérias em diferentes concentrações de exposição a antibióticos (ϕ). Tradução da imagem: taxa de crescimento (growth rate), aplicação do antibiótico (antibiotic applied), modelo (model) e gerações (generations). (Créditos: Banerjee et al., Nature Physics, 2021)

“Usando experimentos de uma única célula e modelagem teórica, demonstramos que as mudanças na forma das células agem como uma estratégia de feedback para tornar as bactérias mais adaptáveis ​​para sobreviver aos antibióticos”, disse o autor principal e biofísico da Universidade Carnegie Mellon Shiladitya Banerjee.

“Essas mudanças de forma permitem que as bactérias superem a pressão dos antibióticos e retomem o crescimento rápido.”

A forma da bactéria antes (acima) e depois (abaixo) da exposição ao antibiótico. (Créditos: Shiladitya Banerjee)

Quando o antibiótico foi removido, a bactéria retornou à sua forma mais reta original após várias gerações.

Os pesquisadores acreditam que o aumento da largura da célula (e, portanto, do volume) ajuda a diluir a quantidade de antibióticos dentro da bactéria, enquanto a curva e a largura da célula podem diminuir a relação superfície/volume, permitindo que menos antibióticos atravessem a superfície da célula.

“Este resultado sugere um novo modo mecanístico de adaptação que as bactérias podem aproveitar para combater os antibióticos e abre portas para futuros estudos moleculares sobre o papel da forma da célula na resposta aos antibióticos”, escreve a equipe.

Com a resistência aos antibióticos e a presença de ‘superbactérias’ em muitas espécies, de humanos a golfinhos, é extremamente importante compreender como as bactérias podem ganhar resistência aos antibióticos.

Até mesmo entender algo tão simples como a maneira que a forma de uma célula influencia a exposição pode ajudar a evitar inúmeras mortes.

A pesquisa foi publicada na Nature Physics.