Bactérias catalogadas por cientistas podem aperfeiçoar agricultura
O solo contém milhares de micro-organismos, e essas substâncias podem contribuir consideravelmente para a ciência. Com o objetivo de desvendar esse vasto universo biológico, pesquisadores americanos coletaram amostras de terra em vários pontos do globo e esmiuçaram a composição delas. A análise abrangente rendeu um atlas composto por cerca de 500 espécies consideradas estratégicas por serem comuns e abundantes em todo o mundo. Os autores do estudo destacam que o trabalho, publicado na última edição da revista Science, pode ser utilizado para diversas aplicações, como técnicas de aperfeiçoamento da agricultura e a criação de medicamentos.
"Com essa pesquisa, começamos a abrir a caixa-preta e passamos a entender melhor os micróbios que vivem em nossos solos", diz ao Correio Manuel Delgado-Baquerizo, principal autor do estudo e pesquisador pós-docente do Instituto Cooperativo de Pesquisa em Ciências Ambientais (CIRES, em inglês), da Universidade da Califórnia. O cientista explica que essas bactérias representam uma grande porcentagem da biomassa viva do planeta e são essenciais para os processos realizados pelo solo, como o desenvolvimento de nutrientes.
Apesar de serem estudados há décadas, os micro-organismos que vivem no solo são pouco compreendidos devido ao número reduzido de espécies avaliadas por cientistas, diz Delgado-Baquerizo. "A maioria das espécies permanece não descrita. Não temos registros genômicos existentes. Nos últimos 10 anos, temos trabalhado muito tentando identificar os principais padrões de biodiversidade bacteriana em todo o mundo — por exemplo, tentando descobrir onde a biodiversidade é a mais alta. É incrível o quanto ainda não sabemos sobre os micro-organismos mais dominantes encontrados no solo."
Na pesquisa atual, Delgado-Baquerizo e colegas coletaram amostras de solo de 237 locais distribuídos em seis continentes e 18 países, abrangendo toda uma gama de climas — desertos, pastagens e zonas úmidas. Em seguida, utilizaram sequenciamento de DNA para identificar os tipos de bactérias encontradas em cada local e determinar quais espécies são compartilhadas em diferentes tipos de solo.
Os pesquisadores descobriram que apenas 2% de todos os grupos bacterianos — ou cerca de 500 espécies individuais — representam consistentemente quase metade das comunidades de bactérias do solo em todo o mundo. "Os resultados foram, de alguma forma, surpreendentes. Um único grama de solo — incluindo aquele do seu jardim — contém tantos milhares de espécies de bactérias quanto as existentes em um deserto, por exemplo."
Segundo Delgado-Baquerizo, a identificação de um grupo de bactérias como dominante e onipresente auxilia o direcionamento de estudos futuros. "Nossa pesquisa reduz a imensa diversidade de bactérias do solo para uma lista das 'mais procuradas', que orientará pesquisas sobre o estudo e a manipulação de micro-organismos que afetam o ciclo de nutrientes, a fertilidade do solo e outras funções ecológicas importantes", explica.
Marcia Reed Coelho, pesquisadora da Embrapa Agrobiologia, no Rio de Janeiro, também acredita que os resultados do estudo podem contribuir para novos trabalhos científicos. "É um tipo de pesquisa trabalhosa, que envolve análise de um grande número de amostras, mas que é importante. Ter um grupo de organismos para serem analisados como base pode ser de grande ajuda para pesquisas futuras. É como se fosse feito um referencial para a pesquisa em micro-organismos do solo", destaca.
A agricultura, segundo a especialista, deve realmente ser uma das áreas mais beneficiadas pelo atlas. "Podemos saber quais micro-organismos podem otimizar o plantio e, dessa forma, manipular a terra da melhor forma; fazer com que pastos tenham maior eficiência, evitando, assim, desmatar além do necessário", ilustra. "Assim como a medicina mostrou como a microbiota humana é importante para a saúde dos homens, ela também pode influenciar consideravelmente as plantas."
"Com o crescente número de cepas resistentes aos antibióticos, é crucial desenvolver novas terapias antimicrobianas", ressalta ao Correio Anna de Breij, uma das autoras do estudo e pesquisadora da Universidade Médica de Leiden. A cientista explica que, para desenvolver um medicamento semelhante aos antibióticos, foram escolhidos os peptídeos antimicrobianos devido à eficácia dessas moléculas no combate a bactérias em pesquisas anteriores. "Elas têm potencial para matar uma ampla gama de bactérias, incluindo espécies que já são resistentes aos antibióticos", frisa.
Breij e sua equipe, que contaram com a ajuda de pesquisadores da Universidade de Amsterdã, escolheram um dos peptídeos mais promissores, o LL-37. "É um antimicrobiano humano que desempenha papel fundamental na resposta imune contra bactérias. Com base nesse peptídeo natural, nós sintetizamos variantes", explica a autora. A manipulação resultou em um conjunto de peptídeos — entre eles o SAAP-148, que se mostrou altamente eficiente no combate a micro-organismos em amostras sanguíneas.
O peptídeo liga-se à membrana da bactéria, a enfraquecendo, o que facilita a morte do micro-organismo. "O SAAP-148 mostrou-se ativo contra as comunidades bacterianas, que nós chamamos de biofilmes. Elas vivem juntas e, por isso, são mais difíceis de serem erradicadas com antibióticos convencionais. Também (funcionou) no combate a células persistentes, que são as mais tolerantes aos antibióticos e responsáveis por muitas infecções recorrentes", ressalta Breij.
Em uma última etapa, os pesquisadores incorporaram o peptídeo em uma espécie de gel, o que permitiu a aplicação tópica — diretamente na pele —, e o testaram em ratos e amostras de pele humana contaminados. A abordagem, além de segura e eficaz, eliminou as bactérias. "Neste ano, planejamos testar o peptídeo em um ensaio clínico (com humanos) para aplicação tópica. Além disso, obtivemos uma concessão para desenvolver formulações inteligentes (nanoformulações) para o SAAP-148, o que, espero, nos permitirá desenvolver alternativas para outras aplicações, que não sejam tópicas", adianta a autora.
Segundo Alexandre Cunha, membro do Comitê de infecções em UTI da Sociedade Brasileira de Infectologia (SBI), a eficiência no combate a biofilmes é um ponto a ser destacado na pesquisa. "Os biofilmes são grupos de bactérias que ficam grudados, acumulados, e são frequentes em aparelhos médicos, como o cateter. Também estão muito presentes em ossos, por isso são numerosos os casos de infecções em pessoas que usam próteses ortopédicas, por exemplo", diz.
Apesar das vantagens descritas, Cunha acredita que muito trabalho é necessário para que um novo medicamento possa surgir com base no estudo holandês. "A parte ruim é que esse ainda é um estudo inicial, que precisa de muito tempo para ser desenvolvido. Pode demorar cerca de oito anos para que ele chegue ao mercado, em um cenário animador, seriam cerca de cinco anos", acredita.
Quanto à vantagem de não beneficiar o surgimento de superbactérias, Cunha também é cauteloso. "Pesquisas que exploram outra linha de combate, como essa que aborda o uso de peptídeos, podem não resultar em uma solução na primeira tentativa, mas essas investigações têm potencial para abrir um novo caminho, com outras fontes de pesquisa, com moléculas semelhantes que podem gerar novos medicamentos", justifica.
Segundo os autores, o peptídeo SAAP-148 não induz a resistência a bactérias provavelmente devido ao seu mecanismo de ação inespecífico (sem alvo) e à rapidez de ação. "Em contraste, os antibióticos, que muitas vezes têm alvos específicos e agem bem mais devagar, causam a resistência. Se pudermos usar peptídeos antimicrobianos, como SAAP-148, isoladamente ou em combinação com antibióticos, para tratar infecções, é possível reduzir a chance de indução de resistência", ressalta Breij.
Para o médico brasileiro, soluções nesse sentido são urgentes e bem-vindas. "A resistência a bactérias é um problema extremamente grave. Há anos não temos uma classe nova de remédios. As novidades que surgem, a cada dois anos basicamente, são apenas variações de fórmulas que conhecemos há 10, 15 anos. Caso novidades não surjam, vamos voltar a viver na época 'pré-analítico', quando as pessoas morriam por infecção", ressalta Cunha.