As bactérias lutam e festejam com a mesma ferramenta
Muitos tipos de bactérias produzem um complexo proteico que injecta toxinas nas células vizinhas para eliminar as concorrentes. Pela primeira vez, investigadores da ETH Zurich e da Eawag descobriram que estas bactérias assassinas também utilizam esta arma para se alimentarem das suas vizinhas.
Mesmo os organismos mais pequenos podem ser brutais - não só eliminando potenciais concorrentes pelos recursos, mas também utilizando os seus vizinhos como fonte de nutrição. Esta é a conclusão a que chegou um grupo internacional de investigadores da ETH Zurich, do Instituto Federal Suíço de Ciências e Tecnologias Aquáticas (Eawag) e com contribuições de outras instituições. Os investigadores acabam de publicar os seus resultados na revista Science.
Lança com ponta de veneno
Os investigadores aperceberam-se do comportamento das bactérias quando observaram ao microscópio duas espécies distintas de bactérias do mar em forma de bastonete em pequenas câmaras de crescimento. "Notámos que as células de uma espécie começavam a desintegrar-se quando entravam em contacto com as células da outra espécie", diz Astrid Stubbusch, primeira autora do estudo e estudante de doutoramento no grupo de Ecologia de Sistemas Microbianos da ETH Zurich e Eawag e no grupo de Geobiologia da ETH Zurich.
Embora ambas as espécies pertençam ao mesmo género de bactérias Vibrio, uma delas produz um sistema de secreção especial conhecido como sistema de secreção de tipo 6 (T6SS) - uma arma altamente sofisticada que as bactérias utilizam para lutar contra outras bactérias pelos recursos.
Martin Ackermann, Professor de Ecologia de Sistemas Microbianos na ETH Zurich e na Eawag, imagina o T6SS como uma lança com uma ponta envenenada. As bactérias predadoras disparam a lança. Penetra na célula vizinha, mas não causa ferimentos fatais. "É o veneno que a lança transporta para a célula vizinha que a mata", diz Ackermann. As próprias células assassinas são imunes ao veneno. "As células da mesma espécie também disparam umas contra as outras sem se matarem".
Células famintas alimentam-se lentamente
No laboratório, a equipa de investigação investigou como as diferenças na disponibilidade de nutrientes afectavam o comportamento das bactérias. Em condições experimentais ricas em alginato - uma fonte de carbono que só pode ser consumida pelas células da vítima, mas não pelas células do assassino - os investigadores observaram que as células da vítima bem alimentadas mudavam de forma e lentamente libertavam o seu conteúdo para as células do assassino consumirem. Quando as células assassinas e as células da vítima estavam bem alimentadas, as células da vítima desapareciam rapidamente à medida que o seu conteúdo celular se dissolvia rapidamente no ambiente.
"Esta diferença no tempo de dissolução pode significar que as células assassinas carregam as suas lanças com diferentes toxinas", diz o coautor Glen D'Souza. Quando as células assassinas encontram alimento no seu ambiente, matam as células vítimas, eliminando rapidamente a competição pelo alimento.
No entanto, se as células assassinas estiverem esfomeadas, roubam nutrientes às suas vizinhas e "asseguram que a célula vítima na vizinhança se esvazia lentamente para que possam absorver o máximo de nutrientes possível", diz D'Souza.
Uma estratégia global de células do ecossistema
Para descobrir até que ponto este comportamento bacteriano recém-descoberto é generalizado e qual a sua relevância ecológica, a equipa passou a pente fino enormes bases de dados de sequências de ADN que os cientistas recolheram de uma grande variedade de habitats.
Estas análises revelaram que as espécies bacterianas do género Vibrio que possuem os genes T6SS carecem frequentemente de genes para metabolizar hidratos de carbono complexos, como o alginato. Por outras palavras, muitas bactérias assassinas estão geneticamente optimizadas para viver de moléculas facilmente utilizáveis, como a seiva celular de células vizinhas. "Isto parece ser um compromisso evolutivo", explica Cara Magnabosco, professora de Geobiologia do ETH Zurique. "E encontrámos ainda mais espécies com potencial para expressar este comportamento assassino em toda a árvore bacteriana da vida e em todos os ambientes que investigámos."
Os autores suspeitam que este comportamento bacteriano assassino desempenha um papel anteriormente negligenciado no ciclo de nutrientes nos ecossistemas, permitindo a transferência direta de nutrientes entre as células. Magnabosco diz: "Ao lisar lentamente as suas vizinhas, as células assassinas são capazes de manter nutrientes importantes que normalmente se perderiam para o ambiente ou para outros níveis tróficos dentro da teia alimentar microbiana. A quantificação destes fluxos é um próximo passo importante que esperamos investigar em todos os ecossistemas".
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Publicação original
Stubbusch AKM, Peaudecerf FJ, Lee KS, Paoli L, Schwartzman J, Stocker R, Basler M, Schubert OT, Ackermann M, Magnabosco C, and D’Souza G (2025). Antagonism as a foraging strategy in microbial communities. Science, 12. Juni 2025
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