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Cientistas criam uma nova forma de vida que pode responder uma importante questão de evolução celular



Bactérias e Archaea são dois dos três grandes domínios da vida (o terceiro sendo os eucariontes/Eukarya). Ambos são representados por seres unicelulares constituídos de célula procariótica (menos complexas e sem a presença de um núcleo). Muito provavelmente esses organismos evoluíram diretamente do LUCA (Último Ancestral Comum Universal), este o qual teria representado a primeira proto-célula. Nesse sentido, uma das principais hipóteses para explicar essa separação evolucionária seria que a membrana plasmática em LUCA era uma instável mistura de lipídios, levando ao desenvolvimento de duas linhas de organismos que carregavam apenas uma das estruturas estáveis presentes na linhagem primordial.

Para testar essa hipótese, cientistas da Universidades de Groningen e de Wageningen conseguiram criar com sucesso uma forma híbrida de bactéria Escherichia coli apresentando uma membrana que traz uma boa parte tanto das características estruturais das bactérias quanto dos Archaea. Os resultados, publicados recentemente na Proceedings of the National Academy of Sciences, talvez tenham quebrado de vez a hipótese.

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Basicamente, os lipídeos na membrana plasmática das bactérias são feitos de uma cadeia direta de ácidos graxos que são éster-ligados à uma estrutura principal de glicerol-3-fosfato (G3F). Já nos Archaea, a estrutura principal nas membranas é composta de glicerol-1-fosfato (G1F), na qual isoprenoides são ligados por ligações de éter. A ideia debatida é que o ancestral comum de ambos os reinos possuía uma membrana onde os dois tipos de lipídios eram misturados, fazendo com que a membrana se tornasse instável, e levando, eventualmente, à divisão evolucionária que deu origem a dois organismos apresentando apenas uma desses estruturas lipídicas há cerca de, no mínimo, 3,5 bilhões de anos.


O LUCA provavelmente era constituído de uma proto-célula cuja membrana era catalisada tanto por catalisadores bióticos (enzimas) e abióticos com baixa estereoseletividade (traduzindo, células muito primitivas). Esse seria o motivo da membrana final desse tipo de organismo acabar se resumindo em uma mistura de G3P e G1P. Tal situação de possível instabilidade teria levado à evolução por pressão seletiva na direção de membranas mais homo-quirais e estáveis após a evolução de enzimas estereoespecíficas.

Nos últimos anos, pesquisadores vêm tentando criar um organismo híbrido que simule o LUCA, mas os experimentos até pouco tempo atrás só conseguiam criar bactérias com apenas pequenas quantidades (<1%) de lipídios das Archaea. Agora, os pesquisadores responsáveis pelo novo estudo conseguiram o incrível feito de engenharem geneticamente bactérias E. coli com uma membrana composta de 20-30% de lipídios típicos das Archaea!

Para alcançarem esse incrível feito, os pesquisadores utilizaram uma enzima crucial para a produção dos lipídios na membrana das Archaea - cujo gene associado foi recentemente descobertos por eles -, e também utilizaram o método descoberto por cientistas da Universidade de Wageningen para aumentar a produção de isoprenoides na bactéria E. coli. Ambos os avanços foram incorporados em vários espécimes da E. coli e o resultado final foi positivo: um novo ser vivo híbrido surgiu. Aliás, o resultado foi positivo até demais.


O híbrido criado era representado por células que funcionavam muito bem, onde todo o fosfatidiglicerol - lipídio que forma a bicamada básica da membrana bacteriana - foi trocado pelo equivalente nas Archaea (archaetidiglicerol). A nova bactéria conseguia crescer em velocidades normais e era bastante estável. E mais: mostrava uma pequena maior resistência às altas temperaturas, ao butanol (um álcool) e ao congelamento. Isso, à primeira vista, garante fortes evidências que derrubam a hipótese de instabilidade lipídica no LUCA. Por outro lado, obviamente, o estudo possui importantes limitações, especialmente o fato de que a E. coli modificada é uma bactéria fruto de bilhões de anos de evolução, ou seja, não representa uma bactéria primordial.

De qualquer forma, o novo estudo não possui implicações de grande interesse apenas no campo evolucionário. O novo protocolo de engenharia genética pode permitir a criação de novas bactérias antes nunca vistas e com grande potencial em pesquisas diversas, incluindo na área médica.

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Publicação do estudo: PNAS

Cientistas criam uma nova forma de vida que pode responder uma importante questão de evolução celular Cientistas criam uma nova forma de vida que pode responder uma importante questão de evolução celular Reviewed by Saber Atualizado on março 26, 2018 Rating: 5

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