Pesquisadores da Rice University, em Houston, Texas (EUA), realizaram experimentos bastante engenhosos para verificar o efeito de mutações em bactérias, e como estas se adaptam em um ambiente diferente – pura evolução em microescala. O estudo se iniciou em 2005, quando os pesquisadores começaram a utilizar bactérias chamadas de termófilas – bactérias que agüentam altas temperaturas – e causaram o bloqueio (knock-out) de um gene específico que permite a estas bactérias produzirem energia para sua sobrevivência em altas temperaturas. Os pesquisadores então colocaram as bactérias modificadas, sem o gene, em fermentadores com temperatura controlada, durante várias semanas. E, lentamente, aumentaram a temperatura dos fermentadores, dia após dia.
As bactérias foram assim submetidas a um ambiente em constante mudança. Como a taxa de reprodução de bactérias é muito alta (algumas levam apenas minutos para gerar uma nova geração), ao longo da reprodução nos fermentadores as bactérias foram constituindo gerações que tiveram que se adaptar para sobreviver. Os pesquisadores verificaram que, dentre as muitas centenas de mutações que as bactérias poderiam sofrer, de acordo com o tamanho do seu genoma, apenas 5 mutações garantiriam sua adaptação ao ambiente de temperatura cada vez maior. Estas 5 mutações fazem com que as bactérias sejam capazes de produzir a enzima necessária para a produção de energia em alta temperatura. Cada uma das 5 mutações produz uma nova forma desta enzima. Uma vez que a população formada continha a nova versão desta enzima, surgida através das mutações aleatórias do genoma das bactérias, apenas as que apresentavam uma destas 5 mutações permaneciam vivas – todas as outras morriam.
Os pesquisadores procuraram então descobrir qual a vantagem adapativa que esta enzima promove para que as bactérias possam sobreviver. E é uma vantagem de natureza física, uma vez que a enzima deve tornar as bactérias mais resistentes à temperaturas cada vez maiores. Os pesquisadores descobriram que as mutações causam mudanças estruturais na enzima que a tornam cada vez mais resistente às temperaturas altas, sem perder sua ação enzimática – sua “capacidade de trabalhar”.
Os pesquisadores também descobriram que as enzimas que perdiam sua “capacidade de trabalho” porque sua estrutura tridimensional mudava de forma. E esta é uma característica de enzimas associadas a diferentes doenças, como por exemplo a Doença de Alzheimer. O estudo realizado pelo grupo de Houston permitiu descobrir quais os fatores que governam a perda de funcionalidade da enzima da bactéria devido à perda de sua estrutura tridimensional. Isso pode ajudar outros pesquisadores a descobrir porque as enzimas mal estruturadas do nosso cérebro causam a doença de Alzheimer.
Além disso, o estudo também possibilitou aos pesquisadores observar quais são fatores essenciais no processo de adaptação que pode levar à formação de novas espécies biológicas, uma vez que os princípios básicos do processo de adaptação são os mesmos, independentemente dos fatores ambientais aos quais espécies em estudo podem ser submetidas: temperatura, ou variações do pH do meio, presença de antibióticos, e muitos outros fatores. E pode ser possível também direcionar as mutações de diferentes linhagens de bactérias, para que estas passem a produzir enzimas ou outros produtos que possam ser de interesse, sendo mais bem adaptadas ao meio no qual estão sendo “colocadas para trabalhar”.
A referência bibliográfica da pesquisa realizada é livre. Basta clicar no “link” sublinhado para ter acesso ao artigo.
Peña MI, Davlieva M, Bennett MR, Olson JS, & Shamoo Y (2010). Evolutionary fates within a microbial population highlight an essential role for protein folding during natural selection. Molecular systems biology, 6 PMID: 20631681
A Química da Vida 
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