A versão original de esta história apareceu em Revista Quanta.
Longe de serem operadores individuais, a maioria dos micróbios unicelulares mantém relações complexas. No oceano, no solo e no intestino, eles podem lutar e comer uns aos outros, trocar DNA, competir por nutrientes ou alimentar-se dos subprodutos uns dos outros. Às vezes eles ficam ainda mais íntimos: uma célula pode deslizar para dentro de outra e ficar confortável. Se as condições forem adequadas, poderá permanecer e ser bem-vindo, desencadeando uma relação que poderá durar gerações – ou milhares de milhões de anos. Este fenômeno de uma célula vivendo dentro de outra, chamado endossimbiose, alimentou a evolução da vida complexa.
Exemplos de endossimbiose estão por toda parte. Mitocôndrias, as fábricas de energia em suas células, já foram bactérias de vida livre. As plantas fotossintéticas devem seus açúcares produzidos pelo sol ao cloroplasto, que também era originalmente um organismo independente. Muitos insetos obtêm nutrientes essenciais de bactérias que vivem dentro deles. E no ano passado pesquisadores descobriu o “nitroplasto”, um endossimbionte que ajuda algumas algas a processar nitrogênio.
Grande parte da vida depende de relações endossimbióticas, mas os cientistas têm lutado para compreender como elas acontecem. Como uma célula internalizada evita a digestão? Como ele aprende a se reproduzir dentro de seu hospedeiro? O que torna uma fusão aleatória de dois organismos independentes numa parceria estável e duradoura?
Agora, pela primeira vez, os investigadores assistiram à coreografia de abertura desta dança microscópica de induzindo endossimbiose em laboratório. Depois de injetar bactérias num fungo – um processo que exigia uma resolução criativa de problemas (e uma bomba de bicicleta) – os investigadores conseguiram estimular a cooperação sem matar a bactéria ou o hospedeiro. As suas observações oferecem um vislumbre das condições que tornam possível que o mesmo aconteça na natureza microbiana.
As células até se ajustaram umas às outras mais rápido do que o previsto. “Para mim, isso significa que os organismos querem realmente viver juntos e a simbiose é a norma”, disse Vasilis Kokkorisum micologista que estuda a biologia celular da simbiose na Universidade VU, em Amsterdã, e não esteve envolvido no novo estudo. “Então, isso é uma grande notícia para mim e para este mundo.”
As primeiras tentativas que falharam revelam que a maioria dos casos amorosos celulares não tiveram sucesso. Mas ao compreender como, porquê e quando os organismos aceitam endossimbiontes, os investigadores podem compreender melhor os momentos-chave da evolução e também desenvolver potencialmente células sintéticas projetadas com endossimbiontes superpoderosos.
A descoberta da parede celular
Julia Vorholtmicrobiologista do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique, na Suíça, há muito que se intriga com as circunstâncias da endossimbiose. Pesquisadores da área teorizaram que, uma vez que uma bactéria entra furtivamente em uma célula hospedeira, a relação oscila entre infecção e harmonia. Se a bactéria se reproduzir demasiado rapidamente, corre o risco de esgotar os recursos do hospedeiro e desencadear uma resposta imunitária, resultando na morte do hóspede, do hospedeiro ou de ambos. Se se reproduzir muito lentamente, não se estabelecerá na célula. Apenas em casos raros, pensaram eles, a bactéria atinge uma taxa reprodutiva de Cachinhos Dourados. Então, para se tornar um verdadeiro endossimbionte, ele deve se infiltrar no ciclo reprodutivo do hospedeiro para pegar carona até a próxima geração. Finalmente, o genoma do hospedeiro deve eventualmente sofrer mutação para acomodar a bactéria – permitindo que os dois evoluam como uma unidade.
“Eles ficam viciados um no outro”, disse Vorholt.
