As descobertas atuais de um projeto de pesquisa Jena-Zurique constituem uma base importante para a criação de simbioses artificiais com propriedades específicas que poderão ser usadas para aplicações biotecnológicas no futuro. Por exemplo, poderiam ser utilizados em medicina, agricultura ou tecnologia ambiental para proteger plantas contra doenças ou para modificar fungos para que produzam certas enzimas ou ingredientes farmacêuticos activos.
O projeto interdisciplinar envolveu pesquisadores liderados por Christian Hertweck, Professor da Universidade de Jena e Chefe de Departamento do Instituto Leibniz de Pesquisa de Produtos Naturais e Biologia de Infecções – Instituto Hans Knöll – Jena (Leibniz-HKI) e o grupo de pesquisa liderado por Julia Vorholt , Professor de Microbiologia na ETH Zurique. O estudo foi baseado em uma simbiose natural entre fungos e bactérias descoberta no Leibniz-HKI.
Os investigadores desenvolveram um método inovador para a implantação precisa de bactérias em células fúngicas e utilizaram experiências evolutivas para mostrar como a simbiose pode ser estabilizada. A equipe Jena se concentrou na análise química e microbiológica da interação. Os pesquisadores investigaram quais substâncias químicas são produzidas pela bactéria introduzida em seu novo hospedeiro fúngico. O projeto também enriquece o Cluster de Excelência “Equilíbrio do Microverso”, que pesquisa a formação e o equilíbrio de comunidades microbianas.
Comunidades e invasores incomuns
No estudo, dois tipos diferentes de bactérias foram injetados nas células do fungo Rhizopus microsporus: Escherichia coli e Mycetohabitans rhizoxinica. Enquanto a E. coli desencadeou uma rápida reação de defesa do fungo, as bactérias do gênero Mycetohabitans conseguiram se instalar nas células do fungo e até entrar nos esporos. Este é um passo crucial para ser transmitido à próxima geração de fungos.
Inicialmente, os esporos infectados germinaram com menos frequência e os novos fungos cresceram mais lentamente. Ao selecionar especificamente os fungos que transmitiram bactérias com sucesso aos seus descendentes, o fungo foi capaz de se recuperar. Ao longo de várias gerações, os parceiros adaptaram-se entre si e optimizaram a sua cooperação. Os pesquisadores também descobriram que o hóspede, junto com seu hospedeiro, produzia moléculas biologicamente ativas que poderiam apoiar o hospedeiro na obtenção de nutrientes e na defesa contra predadores como nematóides ou amebas.
Sistemas frágeis
Em seu estudo, os pesquisadores conseguiram mostrar quão frágeis são os primeiros sistemas endossimbióticos. “Para que novas endossimbioses se desenvolvam e se estabilizem, é necessário que haja uma vantagem em viver juntos”, enfatiza Julia Vorholt. A exigência para isso é que o hóspede possua características que favoreçam a endossimbiose. Para o hospedeiro, é uma oportunidade de adquirir novas características de uma só vez, incorporando outro organismo, mesmo que isso exija adaptação.
