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O verme Olavius algarvensis. Com a ajuda de seus simbiontes bacterianos, ele pode sobreviver nos sedimentos arenosos desérticos em que vive. Crédito: C. Lott/HYDRA/ Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha
Se você achava que viver de fast-food, doces, refrigerantes e carne vermelha era perigoso, experimente uma dieta de monóxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. Foi isso que investigadores do Instituto Max Planck descobriram ser a dieta de um pequeno verme marinho, Olavius algarvensis, que prospera com estes venenos nos mares ao largo da costa de Elba.
Num estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Science, cientistas do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen e da Universidade Greifswald, juntamente com colegas de Freiburg, Itália e EUA, revelaram que um pequeno verme marinho, confrontado com um escasso abastecimento alimentar nos sedimentos arenosos em que vive ao largo da costa de Elba, tem de lidar com um menu altamente venenoso: este verme vive de monóxido de carbono e sulfeto de hidrogénio.
O verme, Olavius algarvensis, pode prosperar com estes venenos graças a milhões de bactérias simbióticas que vivem sob a sua pele. Eles usam a energia do monóxido de carbono e do sulfeto de hidrogênio para produzir alimento para o verme. Os simbiontes fazem isso como as plantas, fixando dióxido de carbono em carboidratos, mas em vez de usar a energia luminosa do sol, os simbiontes usam a energia de compostos químicos como o monóxido de carbono. “Eles fazem isso de forma tão eficaz que o verme perdeu todo o seu sistema digestivo, incluindo a boca e o intestino, durante o curso da evolução, e se alimenta apenas através de seus simbiontes”, explica Nicole Dubilier, chefe do Grupo de Simbiose do Bremen- Instituto Max Planck, com sede.
O monóxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio, entretanto, não são de forma alguma as únicas fontes de energia nas quais esse verme pode viver. Algumas das bactérias simbióticas do verme podem absorver hidrogênio e nutrientes orgânicos do meio ambiente, mesmo que estes estejam presentes apenas em pequenas quantidades. O Olavius algarvensis também tem outros truques na manga que lhe permitem sobreviver num ambiente pobre em nutrientes: ao contrário da maioria dos animais, que não são capazes de reciclar os seus resíduos e devem excretá-los, o verme pode fazer maior uso destes, novamente graças aos seus micróbios simbióticos. Os simbiontes são verdadeiros mestres da reciclagem quando se trata de utilizar produtos que ainda contêm muita energia para seus próprios fins, mas que não têm mais utilidade para o verme. “Esta é a razão pela qual o verme conseguiu reduzir não só o seu sistema digestivo, mas também os seus órgãos excretores semelhantes aos rins”, sublinha Dubilier, “algo que não foi descoberto em nenhum outro animal marinho”.
Para suas investigações, os pesquisadores utilizaram uma combinação de técnicas de ponta, como metaproteômica e metabolômica, que permitem analisar grande parte das proteínas e produtos metabólicos de um organismo. A análise metaproteômica apresentou um desafio particular, pois exigiu que os pesquisadores separassem as células dos simbiontes e do hospedeiro. Thomas Schweder, do Instituto de Farmácia da Universidade de Greifswald, explica: “Usando a metaproteômica, conseguimos identificar milhares de proteínas e atribuí-las aos parceiros individuais na simbiose. Isto nos deu informações diretas sobre o metabolismo dos simbiontes bacterianos e suas interações com o hospedeiro.”
Os pesquisadores ficaram muito surpresos quando suas análises revelaram que o verme possui grandes quantidades de proteínas que lhe permitem utilizar o monóxido de carbono como fonte de energia, por esse gás ser muito venenoso. “Além disso, não podíamos imaginar que o monóxido de carbono estivesse presente nos ambientes dos vermes”, diz Manuel Kleiner, estudante de doutoramento no grupo de investigação de Nicole Dubilier, “por isso ficámos surpreendidos ao encontrar concentrações tão invulgarmente elevadas de monóxido de carbono nas areias do Elba. sedimentos.”
Nicole Dubilier trabalha com o verme há mais de 15 anos: “Já sabemos há algum tempo que as bactérias simbióticas do Olavius algarvensis podem interagir umas com as outras para utilizar os compostos de enxofre ricos em energia para ganhar energia”. Mas só agora os investigadores conseguiram descobrir outras vias metabólicas – e descobrir novas fontes de energia. O estudo destaca a importância de complementar as análises metagenômicas com metaproteômica e metabolômica. “O verme nos dá um exemplo do poder da evolução. Ao longo de milhões de anos, a adaptação e a seleção levaram ao desenvolvimento de um sistema simbionte-hospedeiro perfeitamente adaptado. E estes vermes aparentemente modestos são um excelente modelo para uma melhor compreensão de outras simbioses complexas, como as do intestino humano”, diz Dubilier.
Referência: “A metaproteômica de um verme marinho sem intestino e sua comunidade microbiana simbiótica revela caminhos incomuns para o uso de carbono e energia” por Manuel Kleiner Cecilia Wentrup, Christian Lott, Hanno Teeling, Silke Wetzel, Jacque Young, Yun-Juan Chang, Manesh Shah, Nathan C. VerBerkmoes, Jan Zarzycki, Georg Fuchs, Stephanie Markert, Kristina Hempel, Birgit Voigt, Dörte Becher, Manuel Liebeke, Michael Lalk, Dirk Albrecht, Michael Hecker, Thomas Schweder e Nicole Dubilier, 18 de abril de 2012, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.1121198109