O intestino humano abriga trilhões de microrganismos (o microbioma), uma vasta comunidade que ajuda a moldar a digestão, a função imunológica e o metabolismo. Agora, investigadores liderados pela Universidade de Viena descobriram que muitas espécies de bactérias intestinais são mais complexas do que parecem.
Utilizando uma estratégia analítica chamada “ecologia reversa”, a equipe mostrou que espécies bacterianas individuais podem ter múltiplas populações evolutivamente distintas, cada uma adaptada a diferentes condições dentro do intestino. Algumas dessas populações foram associadas à idade avançada, doença inflamatória intestinal crônica, câncer colorretal e diabetes tipo 2.
Conclusão, publicada em NaturezaPoderia ajudar os cientistas a identificar biomarcadores de microbioma mais precisos e, em última análise, apoiar tratamentos direcionados a populações bacterianas específicas, em vez de espécies inteiras.
Olhando além das espécies bacterianas
A maioria das pesquisas sobre microbiomas agrupa bactérias por espécie ou por ampla semelhança genética. Estas categorias são úteis, mas podem ignorar diferenças importantes entre populações adaptadas a diferentes ambientes do corpo humano.
Isto pode dificultar a determinação de quais bactérias estão realmente associadas à doença, quais estão presentes apenas por coincidência e quais podem ter efeitos protetores.
Assim, os investigadores perguntaram se poderiam identificar grupos bacterianos mais significativos do ponto de vista biológico, procurando evidências de adaptação e especialização no intestino.
Acompanhando a evolução através de dados genéticos
A equipe examinou milhares de isolados bacterianos coletados do intestino humano, juntamente com grandes quantidades de dados metagenômicos de pessoas de vários países e de diferentes faixas etárias e grupos de saúde. Os dados metagenômicos contêm informações genéticas completas sobre as comunidades microbianas em uma amostra.
Para analisar estes dados, os investigadores desenvolveram um método de bioinformática baseado na “ecologia inversa”, uma abordagem que utiliza informação genómica para prever como os organismos se adaptaram a ambientes específicos.
O objetivo era identificar assinaturas genéticas que indicassem que certas populações bacterianas se adaptaram com sucesso a nichos ecológicos específicos dentro do intestino.
Linhagem oculta dentro de bactérias intestinais familiares
Uma pista particularmente importante veio dos sinais da chamada “varredura seletiva de todo o genoma”. Isso ocorre quando um indivíduo adquire uma mutação benéfica que lhe confere vantagem sobre indivíduos intimamente relacionados, permitindo que seus descendentes alcancem o domínio.
Este processo reduz a diversidade genética na população bem-sucedida. Além disso, pode formar grupos altamente semelhantes tanto em ancestralidade quanto em função biológica, tornando-os mais fáceis de distinguir das populações vizinhas.
A análise revelou que muitas espécies bem conhecidas de bactérias intestinais se dividiram em várias linhagens evolutivas distintas. Essas populações parecem estar melhor adaptadas às diferentes condições do intestino.
“Se você não apenas contar as espécies, mas também levar em conta as adaptações evolutivas, poderá identificar com mais precisão unidades biologicamente relevantes no microbioma”, diz o autor principal Xiaoqian Annie Yu, do Centro de Microbiologia e Ciência de Sistemas Ambientais (CEMESS) da Universidade de Viena. “Mesmo dentro da mesma espécie bacteriana, algumas doenças ocorrem com mais frequência em algumas populações do que em outras. Quando todas são consideradas em conjunto, isso muitas vezes permanece oculto.”
Bactérias intestinais podem se espalhar pelos continentes
Os investigadores também descobriram evidências de que populações bacterianas particularmente competitivas podem espalhar-se rapidamente por grandes distâncias geográficas. Em alguns casos, estas populações parecem ter-se espalhado pelos continentes em apenas algumas décadas.
Tais padrões foram observados anteriormente principalmente entre patógenos, tornando esta descoberta particularmente notável para bactérias intestinais normais.
O líder do estudo, Martin F., da Universidade de Viena Polz, afirma: “Nossas descobertas mostram que as bactérias intestinais também são mais móveis do que se pensava anteriormente. Cepas bem adaptadas podem se espalhar internacionalmente e ocupar novos nichos ecológicos”.
Os resultados sugerem que o microbioma intestinal pode ser moldado por mais do que apenas dieta, medicamentos e estilo de vida. A transmissão entre pessoas também pode ser uma força importante que faz com que as populações bacterianas se estabeleçam e se espalhem.
Rumo a uma medicina mais precisa do microbioma
A descoberta pode mudar a forma como os pesquisadores associam as bactérias intestinais às doenças. Em vez de tratar espécies bacterianas inteiras como uma unidade única, os cientistas poderão eventualmente concentrar-se em populações específicas que são mais relevantes para a saúde.
Essa precisão adicional poderia melhorar a descoberta de biomarcadores e, com o tempo, levar a tratamentos mais direcionados. Tais tratamentos poderiam encorajar cepas bacterianas potencialmente benéficas, ao mesmo tempo que suprimiam populações associadas a efeitos nocivos.
Os investigadores planeiam agora determinar quais os genes que diferenciam estas populações bacterianas umas das outras e que funções biológicas surgem dessas diferenças genéticas.
