Uma bactéria gigantesca evoluiu de forma diferente do que os modelos fundamentais da biologia teriam previsto. Simplificando, essas bactérias não deveriam existir.

Em 1977, o Reino Monera desmoronou. Era um reino jovem, com apenas 50 anos. Consistindo de bactérias e micróbios semelhantes, também foi o reino mais populoso que já existiu. Os estudiosos costumam atribuir a queda a Carl Woese , um microbiologista e biofísico americano, que, por meio de análises genéticas, descobriu que as fronteiras do Reino de Monera foram traçadas incorretamente.

Além de desmoronar o reino, a descoberta de Woese transformou a Árvore da Vida, uma “árvore genealógica” de todas as espécies da Terra. Consequentemente, o antigo reino e seus cidadãos foram separados em dois domínios – Bacteria e Archaea. E agora, uma nova descoberta que abalou o campo da microbiologia pode sugerir que estamos à beira de outro império em ruínas. Desta vez, é devido a uma espécie de bactéria extraordinariamente grande chamada “Magnífica Margarita de Enxofre”.

Thiomargarita magnifica : a bactéria que não deveria existir

Tecnicamente, essa espécie de grande bactéria é chamada de Thiomargarita magnifica (que também poderia ser traduzida como “Grande Pérola de Enxofre”, mas Margarita é mais legal). Alguns anos atrás, no entanto, não tinha nome. Apenas um punhado de cientistas sabia que existia, e eles não tinham ideia de que era uma bactéria.

Olivier Gros, biólogo marinho da Universidade das Antilhas Francesas, notou fios brancos de um centímetro presos a folhas de mangue submersas. Na época, ele suspeitou que fossem fungos, mas não reconheceu a espécie. Apenas cerca de sete por cento dos fungos foram caracterizados, então Gros coletou uma amostra e a levou para seu laboratório. O aluno de pós-graduação de Gros, Jean-Marie Volland, começou a analisar o organismo incomum. E as coisas ficaram estranhas.

De acordo com o estudo, que ainda está em pré-impressão e precisa ser verificado por revisão por pares, os primeiros experimentos sugeriram que o organismo era um habitante do Domínio Bacteria, mas era 50 vezes maior que a maior bactéria já descoberta – grande o suficiente para ser visto sem um microscópio. Supõe-se que isso seja impossível – ou assim parece com base na hipótese de restrição de difusão , que postula que as bactérias têm tamanho limitado devido à taxa de difusão de nutrientes.

biofísica bacteriana

Colocada em inglês, a hipótese de restrição de difusão afirma essencialmente: “Se uma célula deseja mover algo por uma longa distância, ela precisa realizar algum trabalho”. Quanto trabalho precisa ser feito? Depende do tamanho da célula.

Imagine colocar uma gota de corante preto na borda de um copo cheio de água. Em poucos segundos, a tinta se espalhou para o centro do vidro. Esta é a difusão passiva . Funciona muito bem para células pequenas, como bactérias. Agora, imagine colocar uma gota de corante preto na borda de uma piscina olímpica. A tinta levará muito tempo para chegar ao centro e estará muito diluída quando chegar – a menos que um nadador pegue a tinta com um copo e a nade até o centro da piscina. Isso é difusão ativa . É preciso trabalho, o que requer energia.

Mas as bactérias são preguiçosas, então elas dependem apenas da difusão passiva. Eles absorvem nutrientes através de suas membranas e então deixam as leis da física assumirem o controle. Assim como na piscina, se a bactéria ficar muito grande, os nutrientes não podem se espalhar com eficiência por toda a célula. Células maiores e mais complexas conhecidas como células eucarióticas, como as células humanas, superam essa limitação física usando sistemas de transporte elaborados que transportam nutrientes para onde são necessários. Esses sistemas não existem nas bactérias.

Como as grandes bactérias quebram as regras

O enorme micróbio encontrou uma maneira de contornar a hipótese de restrição de difusão: ele contém um saco cheio de líquido, que espreme o conteúdo intracelular contra sua parede celular externa. (Voltando à analogia anterior, isso seria como colocar um balão gigante na piscina, forçando toda a água para as bordas.) Isso significa que os nutrientes não precisam se difundir muito, pois ficam limitados às bordas da piscina. bactéria.

Big bacteria could topple the Tree of Life2 - Megabactérias que podem ser vistas sem um microscópio abalam o campo da microbiologia
Dentro do micróbio maciço há um saco cheio de líquido, que espreme o conteúdo intracelular contra a parede celular externa. ( Crédito : Jean-Marie Volland et al., pré-impressão)

As grandes bactérias quebram outra grande regra: elas têm algo parecido com um núcleo, um compartimento especial contendo DNA que é a estrutura que define as células eucarióticas. Um núcleo é o que, de acordo com a teoria endossimbiótica , separa as células procarióticas mais simples (Domínios Bacteria e Archaea) das células eucarióticas mais complexas. De alguma forma, essas grandes bactérias deram uma guinada evolutiva muito estranha, que não seria prevista por nenhuma teoria existente. Em outras palavras, essas grandes bactérias não deveriam existir.

A Árvore da Vida está errada?

Figura 4 Arvore filogenetica universal da vida baseada no RNA ribossomico 16s - Megabactérias que podem ser vistas sem um microscópio abalam o campo da microbiologia

A chamada “Árvore da Vida”, que retrata nossa compreensão das relações evolutivas desde o início – ou seja, a origem da vida – é um princípio básico ensinado em livros de biologia em todo o mundo. está errado?

Provavelmente não, mas as grandes bactérias sugerem fortemente que nossa compreensão da evolução da complexidade biológica é lamentavelmente incompleta. Eles ocupam seu lugar ao lado de vírus gigantes , alguns dos quais são maiores que bactérias. Juntos, esses micróbios anômalos sugerem que um mistério permanece no coração da biologia evolutiva.

Fonte: Big Think

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