Microbiomas de animais raros guardam segredos de sobrevivência

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da Nova Zelândia criticamente em perigo kākāpō, o papagaio mais pesado do mundo, não voa e é noturno, com penas verde-musgo perfumadas, um rosto estranho e bigodudo, com uma expectativa de vida de até 90 anos – e um microbioma intestinal feito quase inteiramente da bactéria Escherichia coli. Como os humanos, outros animais carregam trilhões de bactérias, vírus, archaea e fungos em seus tratos digestivos, na pele e em outros lugares: ecossistemas internos que os ajudam a extrair nutrientes dos alimentos, combater patógenos e desenvolver imunidade. Agora, à medida que o sequenciamento genético se torna mais barato e avançado, os cientistas estão examinando os microbiomas distintos dos animais ameaçados, fornecendo informações que podem ajudar a evitar as extinções.

Essa pesquisa revelou que os kākāpō são bizarros por dentro e por fora, diz Annie West, ecologista microbiana da Universidade de Auckland: “Seu microbioma é muito estranho – como tudo mais sobre eles”. Cerca de 250 kākāpō permanecem em cinco ilhas remotas e livres de predadores, onde são intensivamente manejados por autoridades da vida selvagem da Nova Zelândia. Em 2019, funcionários e voluntários do governo coletaram fezes frescas verde-acastanhadas e material de ninho de 67 filhotes em crescimento e enviaram as amostras para West para análise de DNA.

E. coli é difundido no sistema digestivo humano, mas representa apenas uma pequena porcentagem das bactérias que vivem lá. Anterior pesquisar tinha mostrado que este micróbio domina as entranhas dos kākāpō adultos; a proporção varia consideravelmente entre os indivíduos e, em alguns casos, representa 99% de todo o microbioma. O novo estudo de West e seus colegas, relatado em Microbioma Animaldescobriram que logo após a eclosão de um kākāpō, E. coli já forma a maioria microbiana em seu intestino. E esse domínio só aumenta à medida que o filhote cresce.

“É muito incomum. Se você visse isso em um humano, ficaria preocupado”, diz West. Ainda não está claro se é ruim para o kākāpō, mas um microbioma tão homogêneo pode ser motivo de preocupação porque pode não realizar todas as funções de que uma espécie precisa. “Se você perdeu a diversidade, você potencialmente perdeu alguma funcionalidade do microbioma”, acrescenta West. Os pesquisadores também descobriram que, quando alimentavam filhotes de kākāpō com alimentação suplementar de papagaios, uma bactéria diferente assumia o controle de seu microbioma.

O microbioma simplificado do kākāpō pode ser explicado em parte pela extrema raridade do pássaro. Outros estudos mostraram que, quando as populações de animais encolhem ou se fragmentam, alguns dos micróbios que hospedam também são perdidos, diz Lifeng Zhu, ecologista da Universidade Normal de Nanjing, na China, que não participou do novo trabalho. “Além da diversidade de ecossistemas e espécies, precisamos também conservar a diversidade do microbioma dentro dos corpos dos animais”, diz Zhu. Mudanças climáticas, habitats degradados, contato com humanos e tempo em cativeiro podem alterar drasticamente o microbioma de um animal, explica ele – e quando os humanos começam a intervir para salvar espécies ameaçadas, podemos ter efeitos indesejados nos mundos em miniatura internos.

A própria pesquisa de Zhu mostrando que os pandas gigantes mantidos em criadouros abrigam micróbios completamente diferentes dos pandas selvagens, principalmente porque comem alimentos diferentes. Quando os pandas cativos são soltos, seu microbioma deve passar por uma transformação que dura um ano, durante a qual eles ficam mais propensos a adoecer. “Percebemos que os pandas precisam da selvageria de seu microbioma intestinal”, diz Zhu, “não apenas da selvageria de seu comportamento”.

Os biólogos ainda estão catalogando quais micróbios vivem dentro e dentro das espécies mais ameaçadas, e como essas comunidades mudam com o tempo, diz a bióloga marinha da Flinders University Elizabeth Dinsdale, que mergulha com tubarões para coletar amostras de micróbios de sua pele. Aproximadamente 90% dos microorganismos que ela encontrou são novos para a ciência, e sua equipe identificou diferentes populações de tubarões-baleia por seus microbiomas típicos da pele.

A próxima grande questão é exatamente o que todos esses microorganismos fazem por seus hospedeiros. O sequenciamento de todo o genoma pode fornecer dicas, revelando os genes que produzem proteínas para tarefas como digerir fibras, tolerar a salinidade e lidar com metais pesados. Cultivar colônias em laboratório, que ajuda a confirmar o papel de um microrganismo, é atualmente lento, caro e difícil para muitos micróbios. Mas a tecnologia robótica emergente promete acelerar o processo, permitindo que os cientistas observem como cada micróbio age em conjunto com os outros.

Alguns pesquisadores já estão experimentando a engenharia de microbiomas. Por exemplo, os microbiomas mucosos dos corais são sensíveis à temperatura e à poluição; mares excessivamente quentes podem levar os corais a ejetar as microalgas simbióticas das quais dependem, causando o branqueamento. Na Austrália, diz Dinsdale, os cientistas estão testando se podem tornar os corais à prova de clima, tratando-os com “uma espécie de elixir microbiano” de bactérias que estão mais acostumadas a temperaturas flutuantes. Outros ecologistas na Austrália mostraram que é possível alterar os microbiomas dos coalas com transplantes fecais para que os icônicos marsupiais possam digerir diferentes espécies de eucalipto.

Nos Estados Unidos, o laboratório de Valerie J. McKenzie na University of Colorado Boulder está usando probióticos para tentar salvar os sapos boreais da doença fúngica quitrídio. Os anfíbios têm um microbioma rico em sua pele coberta de muco, onde o fungo devastador Batrachochytrium dendrobatidis ataques. A equipe de McKenzie identificou uma bactéria fortemente antifúngica que é encontrada naturalmente no habitat dos sapos ameaçados nas Montanhas Rochosas e em pequenas quantidades em sua pele. O grupo mostrou no laboratório que mergulhar sapos neste micróbio probiótico aumentou sua capacidade de sobreviver à infecção fúngica em 40%.

Em seguida, McKenzie e seus colegas capturaram sapos selvagens jovens e os colocaram em “hotéis aquáticos” semelhantes a spas para se banhar no probiótico por 24 horas antes da soltura. “Você precisa atingi-los na janela de tempo de desenvolvimento perfeita” para que o tratamento funcione, diz McKenzie. Quando os sapos tratados foram recapturados, eles apresentaram menos doenças em comparação com os controles.

West espera que sua pesquisa de microbioma um dia leve a tratamentos semelhantes para kākāpō. No mínimo, diz ela, agora que a composição intestinal típica das aves é conhecida, a análise rotineira do cocô do kākāpō pode fornecer aos gerentes de conservação alertas precoces sobre doenças. “A ideia é que, em vez de coletar amostras invasivas, você poderia usar o perfil do microbioma para identificar quando um animal pode estar doente, mesmo que você ainda não veja nenhum sintoma visível”, diz West. “E isso começa a ter grandes implicações para os programas de conservação.”



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