Definição
Sabemos há algum tempo já, que seres minúsculos habitam nosso planeta nos mais diversos e adversos ambientes que conhecemos. Estes pequenos organismos são muitas vezes denominados “micróbios” e pertencem a algum grupo de bactérias, fungos, vírus ou protozoários.Um conjunto destes micro-organismos vivendo em um ambiente específico constitui uma comunidade, que pode ser definida como um microbioma. Somente mais recentemente é que a ciência começou a desvendar a grande importância deste mundo microbiano e sua vasta distribuição pelo planeta.
Como identificar os microbiomas?
O surgimento das novas tecnologias de sequenciamento de DNA em larga escala (NGS) – saiba mais sobre NGS – tem possibilitado a identificação de diversos microbiomas, diretamente das amostras de interesse. Esta 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.
Neste 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.
Onde podemos encontrá-los?
Todos os animais e plantas vivem em associação com uma vasta diversidade de organismos microbianos, de forma que podemos estudar seus microbiomas independentemente ou em conjunto com o ambiente. Os micro-organismos também podem estar associados apenas ao ambiente, formando comunidades complexas e específicas. Esta distribuição universal dos micro-organismos os torna alvos de inúmeros estudos relacionados aos microbiomas terrestres.
Em geral, a contribuição destes organismos para os ecossistemas é indiscutível, eles podem suprir a demanda de diversos nutrientes essenciais (ex: nitrogênio, fósforo), inclusive o oxigênio que respiramos, além de auxiliar na eliminação de substâncias que poluem o ambiente. Entretanto, alguns micro-organismos também são causas conhecidas de doenças e patogenicidades.
Estudos e aplicações
Ao longo dos últimos anos, viemos acompanhando grandes estudos de microbiomas, como o “Projeto Microbioma Terrestre”, com o objetivo de construir um catálogo global da diversidade microbiana do planeta, coletando mais de 200 mil amostras em diferentes ambientes e ecossistemas1. Da mesma forma, outro grande projeto propôs-se a estudar a estrutura e função do microbioma de oceanos.
Ambientes de forma geral são colonizados por micro-organismos, assim podemos identificar microbiomas em praticamente qualquer lugar, como por exemplo, o estudo realizado na cidade de Nova York. Neste estudo, diversas amostras foram coletadas de superfícies nas estações de metrô revelando uma ampla variedade de bactérias, vírus, e eucariotos associada com o ambiente2.
Os resultados destes estudos podem influenciar diretamente a espécie humana, seja pela identificação de micro-organismos com capacidade modificadora dos ambientes em que vivemos, ou até mesmo por questões de saúde pública, como transmissão de doenças, infecções e epidemias.
Alguns estudos mais direcionados começaram a ser realizados em ambientes de hospitais – leia mais sobre aqui – , para a caracterização dos micro-organismos que colonizam estes locais e constituem os microbiomas hospitalares. Estudos como estes revelam o quanto estamos conectados com o ambiente a nossa volta, influenciando e sendo influenciados pelos micro-organismos.
Projeto microbioma humano
Outro grande estudo em desenvolvimento, é o “Projeto Microbioma Humano”, focado em identificar os micro-organismos vivendo em associação com diferentes regiões do corpo humano (ex: pele, trato gastrointestinal, cavidades nasais e orais). Em geral, grande parte das bactérias, vírus ou pequenos eucariotos que compõem o microbioma dos seres humanos não nos faz mal, inclusive muitos são essenciais na manutenção da nossa saúde.
Não somente em humanos, mas também em outros animais muitos micro-organismos são importantes na defesa contra patógenos, auxiliando no processamento de alimentos e produção de nutrientes que necessitamos para sobreviver. Um número cada vez maior de estudos tem relacionado a composição do microbioma com doenças e disfunções oriundas de alterações na comunidade microbiana. Muitas perspectivas futuras refletem em uma medicina personalizada a partir da compreensão do microbioma de cada indivíduo3.
Estes são apenas alguns exemplos de grandes projetos microbioma, que ramificaram em muitos outros estudos importantes e vêm contribuindo para a compreensão das interações entre os micro-organismos e o ambiente. Diversas metodologias podem ser utilizadas para a caracterização do microbioma, contudo, o refinamento das metodologias de biologia molecular, genômica, sequenciamento de DNA e bioinformática, proporcionaram um diferente nível de sensibilidade nas análises microbiológicas.
Por meio destes novos métodos, com marcadores moleculares de DNA ou genomas completos aplicados em larga escala, somos capazes de identificar com bastante acurácia os micro-organismos que compõe um microbioma e as suas possíveis interações ambientais.
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Referências:
- Jack A. Gilbert, Janet K. Jansson, and Rob Knight. The Earth Microbiome project: successes and aspirations. BMC biology 12.1 (2014): 69.
- Afshinnekoo et al., Geospatial Resolution of Human and Bacterial Diversity with City-Scale Metagenomics, CELL (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.cels.2015.01.001.Et ut nisi doloremque non.
- Ursell, Luke K et al. Defining the Human Microbiome. Nutrition reviews (2012): S38–S44.
- Ilustração da imagem do texto: Charis Tsevis.
Sobre a autora: Ana Paula Christoff é bióloga com doutorado em genética e biologia molecular (2015) e mestrado em biologia celular e molecular (2012) pela UFRGS.