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Traduzindo: “Gut microbes keep species apart”

Micróbios intestinais separam as espécies

A flora intestinal mata crias híbridas de cruzamentos entre vespas de espécies diferentes.

Por Ed Yong.

Organismos aparentados são frequentemente considerados de espécies diferentes se não puderem produzir crias viáveis pelo intercruzamento — e no caso de duas espécies de vespas, esta barreira pode residir em parte na flora intestinal. Foto: Robert M. Brucker.

Organismos aparentados são frequentemente considerados de espécies diferentes se não puderem produzir crias viáveis pelo intercruzamento — e no caso de duas espécies de vespas, esta barreira pode residir em parte na flora intestinal. Foto: Robert M. Brucker.

Cadeias montanhosas e rios podem atuar como barreiras físicas que separam espécies estreitamente relacionadas e que evitam o cruzamento. Mas os trilhões de micróbios nos intestinos de um animal podem ter o mesmo papel.

Robert Brucker e Seth Bordenstein, biólogos da Vanderbilt University em Nashville, Tennessee [Estados Unidos], descobriram que as bactérias intestinais de duas espécies de vespas separadas recentemente agem como uma barreira viva que evita a reunião dos seus caminhos evolucionários. As vespas têm coleções sutilmente diferentes de micróbios intestinais e, quando cruzam, os híbridos desenvolvem um microbioma distorcido que causa a sua morte.

“Esta é a evidência mais convincente de que o microbioma evolui com os hospedeiros durante longos períodos e podem afetar o processo de especiação”, diz Bordenstein. Os resultados estão publicados na revista Science.

Jürgen Gadau, biólogo evolucionário da Arizona State University em Tempe, diz que o microbioma é apenas um dos diversos fatores que conduzem a origem das espécies. “O ponto importante é que os micróbios podem mudar rapidamente”, ele diz — então podem rapidamente efetuar a separação de espécies nascentes.

O que conta é o que está por dentro

“O microbioma intestinal tem sido estudado intensivamente da perspectiva da saúde, mas muito pouco tem sido feito a respeito da sua evolução”, diz Bordenstein. Outros cientistas demonstraram que os microbiomas de espécies diferentes divergem de forma a espelhar os relacionamentos evolucionários dos seus hospedeiros, porém não estava claro se as bactérias estavam simplesmente reagindo às dietas modificadas dos hospedeiros ou se estavam, de fato, co-evoluindo com estes.

Brucker e Bordenstein lidaram com isso estudando a Nasonia giraulti e a Nasonia vitripennis, duas vespas parasitas que depositam seus ovos nas larvas de outros insetos. As duas espécies divergiram há um milhão de anos e ainda conseguem criar seus filhotes nos mesmos hospedeiros. Quando cruzam, cerca de 90% dos filhos machos morrem enquanto são larvas.

Descobriram os pesquisadores que os micróbios intestinais das vespas incluíam uma bactéria do gênero Providencia, e outra espécie chamada de Proteus mirabilis. As espécies dos pais tinham mais da Providencia, mas a P. mirabilis predominava nos híbridos. Isto sugere que o cruzamento traz alterações danosas à flora intestinal, tal que o microbioma dos insetos ajuda a mantê-los separados.

Para confirmar que a flora diferenciada era responsável pelo falecimento dos machos, a equipe tentou “curar” as vespas híbridas de seus micróbios intestinais. Inventaram uma forma de criar ovos de Nasonia  em um caldo de nutrientes que não o do hospedeiro do inseto, e mataram os micróbios nos intestinos em desenvolvimento das vespas usando antibióticos. Isto salvou muitos dos híbridos condenados: metade sobreviveu à pupação. Mas quando a equipe adicionou Providencia e P. mirabilis ao caldo de criação de vespas inicialmente livres de germes, a maior parte das larvas híbridas morreu, como de costume.

Genes e germes

“Este é um estudo importante e potencialmente revolucionário”, diz Jack Werren, geneticista evolucionário da University of Rochester em Nova York. “Ele revela que os problemas nos híbridos podem derivar não apenas da sua composição genética, mas de interações entre seus genes e os micróbios associados”. O próximo passo, diz ele, é “determinar quis genes são envolvidos na regulação de quais bactérias, e como isto é interrompido nos híbridos”.

Brucker e Bordenstein descobriram que 40% dos genes imunológicos das vespas eram, pelo menos, duas vezes mais ativos nos híbridos normais do que naqueles livres de germes. Eles suspeitam que incompatibilidades genéticas entre as espécies parentais desmantelam o sistema imunológico dos híbridos e enfraquecem sua habilidade de controlar seus micróbios intestinais. Os insetos acabam com um microbioma incomum, o que os mata. “A analogia mais próxima que temos é de que parece um distúrbio auto-imune”, diz Brucker.

Desse modo, o microbioma dos insetos auxilia as duas espécies a se separar e, com tempo, a se diferenciar ainda mais, mesmo que compartilhem a mesma extensão geográfica. De forma análoga, um estudo anterior mostrou que micróbios intestinais podem guiar as preferências sexuais de moscas em direção a indivíduos com microbiomas similares, o que também pode acentuar o rompimento entre espécies.

“Jamais diríamos que o microbioma é o elemento-chave em toda a especiação”, diz Brucker. Ao invés disto, ele acredita que os biólogos devem considerar ambos o genoma e o microbioma para compreender a evolução animal. “Nosso entendimento clássico da especiação ainda é verdadeiro, porém estamos somente adicionando um novo ramo a ele”, diz o pesquisador.

Fonte: Nature

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