Algumas bactérias viajam por espaços incrivelmente pequenos. Pesquisadores — e uma ilustração impressionante de um micróbio diabolicamente satisfeito — revelaram como as bactérias Caballeronia insetícola é capaz de atravessar passagens estreitas no trato digestivo do percevejo.
Em um estudo publicado na semana passada na Nature Communications, uma equipe de pesquisadores descobriu que C. inseticida navega através de um gargalo no intestino do inseto com apenas 1 micrômetro de largura por meio de um movimento de “envoltório flagelar”. Nesse processo, o micróbio envolve seu flagelo – a parte semelhante à cauda da bactéria usar para se mover—em torno de si e avança como um saca-rolhas giratório. A descoberta revela como esta espécie se transfer com sucesso através de uma passagem tão estreita e também pode informar o tratamento de bactérias nocivas.
Configuração de ‘rosca de parafuso’
“Há alguns anos, os pesquisadores notaram algo incomum: C. inseticida às vezes envolve seus flagelos na frente do corpo em vez de arrastá-los para trás como um nadador regular”, escreveu Daisuke Nakane, pesquisador da Universidade de Eletrocomunicações e coautor do estudo, em um artigo por trás do papel. artigo para a Springer Nature. “Esta configuração de ‘rosca de parafuso’ enrolada gira como uma máquina de escavação de túneis em miniatura, ajudando a célula a avançar. Mas será que este movimento peculiar foi apenas uma curiosidade – ou foi a chave para conquistar espaços estreitos?”
Segundo Nakane, há algum tempo os pesquisadores se questionam sobre a capacidade da espécie de navegar por espaços tão pequenos. Nakane e sua equipe ficaram C. inseticida em um dispositivo com canais quase idênticos em largura ao gargalo actual. Como você pode ver no vídeo abaixo, as bactérias viajaram suavemente por esses canais restritos.
Os pequeninos animais mudaram principalmente sua locomoção para envolvimento flagelar. Embora cerca de 15% das bactérias tenham se transformado em invólucros flagelares em câmaras amplas, 65% o usaram nos pequenos corredores dos pesquisadores, e foi necessário apenas um espaço restrito para desencadear a mudança. Simulações de computador revelaram o segredo do sucesso do método.
“Em um espaço estreito, o líquido ao redor da célula mal se transfer porque as paredes o retêm. Um flagelo estendido – que normalmente empurra a água para trás – torna-se quase inútil”, explicou Nakane. “Mas um flagelo enrolado cria uma superfície helicoidal rotativa que espreme o fluido através do pequeno espaço entre a célula e a parede. Isto gera um forte impulso para a frente, transformando a bactéria num parafuso autopropelido perfeitamente ajustado para ambientes apertados.”
Uma regra elegante
Nakane e seus colegas descobriram que alguns C. inseticida parentes agiram de forma comparável. Espécies que podem usar envolvimento flagelar poderiam sustentar sua velocidade muito bem enquanto navegavam ao longo dos pequenos túneis, enquanto aquelas incapazes desaceleravam fortemente ou às vezes paravam completamente.
Os investigadores também mostraram que a capacidade de envolvimento de uma bactéria reside no gancho, uma articulação flexível na raiz do flagelo que lhe confere mais ou menos flexibilidade dependendo da espécie. A equipe confirmou sua teoria – que C. inseticida possui um gancho flexível que permite o envolvimento flagelar – por meio de experimentos de modificação genética.
Quando os pesquisadores substituíram C. inseticidaCom o gancho flexível de uma versão mais rígida de outra espécie, o micróbio não podia mais usar o envoltório flagelar e period paralisado bruscamente em espaços apertados. Mas quando equipado com C. inseticidaCom o gancho macio, as outras espécies poderiam – pelo menos até certo ponto – envolver-se no envolvimento do flagelo, permitindo-lhe mover-se através de espaços mais apertados.
“As simulações físicas recapitularam esses resultados, reforçando a regra simples, mas elegante: um gancho flexível permite o embrulho; o embrulho permite a escavação de túneis; a escavação de túneis permite a sobrevivência”, disse Nakane. “E isso não foi apenas um fenômeno de laboratório. Quando testamos mutantes de gancho rígido dentro de percevejos de feijão reais, sua capacidade de colonizar o hospedeiro despencou. Sem o embrulho, eles não conseguiam passar pela barreira de um micrômetro. A evolução moldou claramente a suavidade do gancho para ajudar as bactérias a navegar pela arquitetura interna de seu hospedeiro.”
O clube de envolvimento flagelar
Os cientistas observaram movimentos semelhantes em organismos como Campylobacter, Helicobactere Pseudomonas—bactérias que viajam através de ductos glandulares e camadas de muco — sugerindo que o envolvimento flagelar pode ser uma característica comum entre micróbios que precisam atravessar áreas estreitas e viscosas.
Talvez o mais emocionante é que a capacidade de impedir ou aumentar esta estratégia poderia retardar as bactérias nocivas e apoiar as benéficas. Essa mudança inteligente também poderia inspirar a configuração de sistemas de perfuração em nanoescala ou microrobôs.
