GRUPOS RECÉM-DESCOBERTOS DE BACTÉRIAS ESTÃO MISTURANDO-SE NA ÁRVORE DA VIDA

Na Universidade da California, Berkeley, os cientistas identificaram mais de 35 novos grupos de bactérias, esclarecendo uma filiação misteriosa da árvore da vida que tem sido obscurecida porque esses microrganismos não podem ser criados e estudados em laboratório.

Os novos grupos de bactérias (CPR) expandir o filos conhecido e caracterizado (superior). Estes e relatado anteriormente novos grupos de Archaea (DSPANN) mostram que a Árvore da Vida é simplista. Crédito: gráfico grupo Banfield

Os novos grupos de bactérias (CPR) expandiram os filos conhecidos e caracterizados (superior). Estes foram relatados anteriormente em novos grupos de Archaea (DSPANN) e mostram que a Árvore da Vida é simplista. Crédito: gráfico grupo Banfield

Os novos grupos compõem mais de 15% de todos os filos de bactérias conhecidos, dizem os cientistas, e incluem as menores formas de vida na Terra, microrganismos de apenas 400 nanômetros de diâmetro. O número de novos filos bacterianos é igual a número de filos de animais conhecido na Terra.

Os cientistas, que recentemente também identificaram nove novos grupos de microrganismos conhecidos como Archaea, vê estas novas adições à vida na Terra como um sinal de aceitação de que a árvore da vida – uma divisão em três domínios de eucariontes, que inclui animais e plantas, bactérias e archaea – precisa de ser revista.

“Esta é uma nova visão da árvore da vida”, disse o principal autor Jill Banfield, um professor de ciências planetárias, ambiental, política e gestão. “Estes novos grupos apresentam os recursos principais na árvore da vida e significa que ela provavelmente não vai ter a visão dos três domínios simples que temos agora”.

Estudante de graduação, Christopher Brown, Banfield e seus colegas irão relatar a descoberta antes da publicação na revista Nature. Banfield é também um investigador na Divisão de Ciências da Terra da Lawrence Berkeley National Laboratory.

Uma nova radiação de bactérias

Muitas das bactérias recentemente identificadas foram avistadas antes e provisoriamente classificadas como “filos candidatos”, porque pouco se sabia sobre elas além de algumas sequências de genes.

A equipe da UC Berkeley percebeu que a única forma de esclarecer tais classificações vagas foi para sequenciar os genomas desses organismos, e eles decidiram coletar amostras de água subterrânea em um local nas imediações de Rifle, no Colorado. Uma vez que eles suspeitavam que muitos dos microrganismos incomuns eram pequenos, eles analisaram amostras que passaram por filtros de 0,2 microns que capturam a maioria das bactérias e muitas vezes são usados ​​para purificar a água.

Colegas do Departamento de Joint Genome do Instituto de Energia sequenciou o DNA de todos os microrganismos da amostra filtrada, uma técnica conhecida como análise metagenômica. A equipe de Banfield, em seguida, reuniu os milhões de pedaços de DNA em oito genomas bacterianos completos de quatro novos filos anteriormente estudados, e projetaram os genomas – a maioria deles, mais de 90% completos – para 789 outras bactérias. Eles estão agregando 35 novos filos em um cluster que eles chamam de “radiação de filos candidatos” por causa de suas semelhanças com outros e das grandes diferenças de outras bactérias.

“Ficamos realmente surpresos ao descobrir quão diverso esses grupos são dentro do domínio bacteriano, e quão consistentemente as diferenças dos organismos dentro desta radiação são do resto de bactérias”, disse Brown, que está no Departamento de Biologia Vegetal e microbiana na UC Berkeley. “Ninguém tinha sido capaz de colocar todas as peças juntas antes”.

Estas diferenças, que incluem pequenos tamanhos de genomas de bactérias, pode ser a razão pela qual eles não podem ser cultivados em cultura de laboratório: são formas de vida despojadas com a exigências genéticas, perdendo a capacidade de construir os blocos fundamentais de construção, e, provavelmente, dependente de outras formas de vida para ajuda-los. Os investigadores estimam que pode haver mais do que 250 filos separados dentro desta radiação.

Três domínios da vida

Toda a vida é dividida em três domínios, apesar de que aqueles que são visíveis, constituem apenas um deles: os eucariotas, ou organismos que têm um núcleo bem definido em suas células. Dentro dos eucariontes há cerca de 35 filos animais – filo Chordata inclui os seres humanos e todos os outros vertebrados – Plantas tem 12 filos e alguns fungos. O domínio microscópico bacteriano tem sido muito imprecisa porque alguns organismos amplamente detectados no meio ambiente não conseguem crescer em cultura como outras bactérias.

Segundo algumas estimativas, existem 100 filos bacterianos, embora apenas 29 têm representantes que irão crescer em cultura. A nova descoberta permitiu que a equipe não só definisse cerca de um terço de todos os filos de bactérias, mas, graças aos genomas quase completos, caracterizar também seus estilos de vida.

“As pessoas têm visto estas bactérias nas pesquisas de muitos ambientes diferentes em todo o planeta, é assim que nós sabemos que eles estão lá, e que eles são bastante onipresentes”, disse Brown. “O que nós não sabemos é o que eram estes organismos e o que eles eram capazes de fazer.”

Cerca de metade de todos os genes destes 35 filos são novos e não eram conhecidos de outros genes conhecidos. Os genes reconhecíveis sugerem que a maior parte das bactérias usar um simples processo de fermentação para formar a energia de que precisa, em vez de usar a respiração aeróbia ou anaeróbia, como muitas outras bactérias. Eles também têm ribossomos incomuns, as máquinas multi-proteícas que se traduzem instruções genéticas em proteínas. Na verdade, as varreduras de rotina genômicas não conseguiram detectá-los por causa de seus genes de RNA-16S distintos dos outros ribossomos. A equipe de UC Berkeley descobriu que algumas das bactérias têm inserções muito raras, chamadas íntrons, em genes que codificam a porção 16S do RNA-ribossômico, o que os torna invisíveis para as técnicas de detecção de mais recorrentes.

“Descobrimos que todos eles têm, pelo menos, um par de características ribossômicas incomuns, e muitos estão faltando proteínas ribossomais que eram vistas como universais, ou seja, presente em toda a árvore da vida ou em todas as bactérias”, disse o Banfield.
“Os ribossomos incomuns, os pequenos genomas – entre 600 e 1.100 genes – a incapacidade de sintetizar os próprios aminoácidos e e nucleotídeos, e uma história metabólica alternativa realmente conecta estas bactérias a um conjunto com uma forma bastante surpreendente”, disse Brown.

Banfield vem estudando comunidades microbianas incomuns durante décadas, sondando não só as piscinas ácidas em minas abandonadas e as águas subterrâneas contaminadas no local limpeza no Colorado, mas também no intestino de bebês prematuros. No processo, ela e sua equipe têm percebido a incrível diversidade e estilos de vida desses microrganismos.

“Eu acho que isso está nos dizendo é que grande parte das bactérias e dos estilos de vida bacterianas são muito diferentes do que pensávamos antes. Há um monte de biologias que não temos sido capazes de entender a partir de nossos métodos atuais”, disse Brown.

A equipe já nomeou mais de 20 dos novos filos, inclusive premiando os microbiologistas premiadas, nomeando a Berkelbacteria da UC Berkeley.

Fonte: Phys.org

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