Imagem de Adrian Lange em Unsplash
O organismo humano encontra-se colonizado por uma complexa diversidade de micro-organismos. O conjunto desses seres, que incluem bactérias, fungos, vírus e protozoários, pode ser chamado de “microbioma”. Estudos estimam que entre a superfície interna e externa do corpo, o microbioma humano seja composto por cerca de 100 trilhões de micro-organismos.
O microbioma humano varia de acordo com as regiões do nosso corpo. Em áreas úmidas e quentes, por exemplo, encontram-se uma maior quantidade de micro-organismos do que em locais secos e frios.
Os micro-organismos, chamados genericamente de “germes” e “micróbios”, são seres microscópicos, muitos deles invisíveis a olho nu, e que apresentam uma diversidade surpreendente de estrutura e modos de vida. Bactérias, fungos, protozoários, vírus e algas integram o conjunto dos micro-organismos. Com essa diversidade de espécies, os micro-organismos foram os únicos seres que se adaptaram a todos os lugares do planeta: estão no ar, no fundo do mar, no subsolo, e até dentro de nós.
Os micro-organismos podem ser divididos em patogênicos e não patogênicos. O primeiro grupo inclui aqueles capazes de produzir doenças inflamatórias e infecciosas em seus hospedeiros nas condições favoráveis à sua sobrevivência e desenvolvimento. Já o segundo diz respeito aos micro-organismos que estão à nossa volta participando de diversos processos da natureza e que não causam problemas de saúde.
Em alguns casos, são até benéficos. Probióticos como os Lactobacillus são um exemplo dessa classe, já que o consumo desses micro-organismos vivos melhora o balanço microbiano em nosso trato gastrintestinal. Sendo assim, esses seres possuem extrema importância para a manutenção da vida humana.
O termo “microbioma” foi criado pelo médico estadunidense Joshua Lederberg para se referir à comunidade de micro-organismos que colonizam o organismo. Desde a década passada, o microbioma humano tem sido estudado por um número de cientistas cada vez maior, que acreditam que a saúde humana também depende desses seres vivos que vivem em nosso corpo.
O reconhecimento científico da importância da comunidade microbiana para a saúde humana teve início com os estudos de Louis Pasteur em 1877, que afirmou que os “micro-organismos são necessários para uma vida humana normal”. Em 2008, foi criado o Projeto Microbioma Humano (PMH) com o objetivo de gerar bases de pesquisa que permitam a caracterização abrangente do microbioma e a análise do seu papel na saúde humana.
Esse projeto envolve diversos centros de pesquisa e o uso de amostras biológicas para fazer sequenciação, de forma a caracterizar o microbioma e distinguir cada micro-organismo pelo filo e espécie por meio de técnicas metagenômicas. Com ele, tornou-se claro que cada região do corpo humano é um abrigo altamente especializado de associações microbianas comensais, tendo essas interações com o hospedeiro.
O surgimento das novas tecnologias de sequenciamento de DNA em larga escala (NGS) tem possibilitado a identificação de diversos microbiomas, diretamente das amostras de interesse. Essa é uma vantagem importante, uma vez que a maioria dos micro-organismos não pode ser cultivada em laboratório, por inúmeros requerimentos particulares de cada espécie.
Nesse sentido, a biologia molecular e o sequenciamento de DNA têm proporcionado um microscópio sem precedentes para a identificação dos micro-organismos que compõem um microbioma.
Por muito tempo, o desenvolvimento individual de um ser vivo foi considerado um processo determinado apenas pela genética, sem levar em consideração os fatores externos. Já há algum tempo, entretanto, ficou claro que os processos de desenvolvimento também não ocorrem de maneira autônoma.
A maioria dos seres vivos criou estratégias para reconhecer as mudanças em seu ambiente e para adaptar seu crescimento individual e a forma corporal resultante às condições prevalecentes. Nessas condições, pesquisadores foram capazes de investigar como a atividade genética de animais muda dependendo das condições ambientais.
A equipe de pesquisa. liderada pelo professor Sebastian Fraune do HHU, usou o pólipo de água doce hidra filogeneticamente antigo e simplesmente organizado para suas investigações. Eles identificaram dois genes que chamaram de ‘Eco1’ e ‘Eco2’ por causa de sua resposta às condições ambientais. Ambos os genes são taxonomicamente restritos, o que significa que eles são encontrados apenas em Hydra.
A equipe de pesquisa expôs os animais a temperaturas de 12 e 18 graus Celsius e descobriu que, em condições mais frias, ambos os genes eram fortemente ativados. Em contraste, a remoção artificial da colonização bacteriana natural dos animais resultou em significativamente menos atividade de ambos os genes.
Depois que os pesquisadores identificaram os genes envolvidos na percepção ambiental, eles investigaram os efeitos das duas variáveis na forma corporal dos animais: eles tendiam a formar mais tentáculos. Uma baixa temperatura ambiente, entretanto, resultou em menos tentáculos sendo formados. Essas adaptações fenotípicas são controladas, entre outras coisas, por um processo biológico de desenvolvimento específico, a chamada via de sinalização Wnt.
A pesquisa concluiu que fatores externos, como temperatura ou ausência do microbioma natural, têm uma influência direta na regulação genética do programa de desenvolvimento individual.
Como visto anteriormente, o microbioma é fundamental para a saúde humana. Além disso, entender sua dinâmica pode levar ao desenvolvimento de novas formas de diagnóstico e até mesmo de tratamentos para certas patologias. Dessa maneira, a compreensão da diversidade fisiológica humana, bem como a de outros animais, passa pelo conhecimento da distribuição desses micro-organismos nos diferentes órgãos e seu papel biológico.
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