Foram encontradas bactérias simbióticas que vivem dentro de insetos com os menores genomas já registrados para um organismo vivo, ultrapassando os limites do que define vida mínima. A descoberta desafia a nossa compreensão de como os organismos podem sobreviver com material genético severamente reduzido e levanta questões sobre o caminho evolutivo desde os micróbios de vida livre até aos componentes celulares como as mitocôndrias.
Os Simbiontes Ultra-Reduzidos
Planthoppers, insetos que se alimentam exclusivamente de seiva de plantas, dependem de bactérias simbióticas para complementar sua ingestão de nutrientes. Ao longo de milhões de anos, estas bactérias tornaram-se tão interligadas com os seus hospedeiros que residem em células especializadas no abdómen do insecto, fornecendo nutrientes essenciais que os insectos não conseguem obter a partir da sua dieta açucarada. Como resultado desta dependência, as bactérias reduziram drasticamente os seus genomas – o conjunto completo de instruções genéticas – para uma fração do seu tamanho original.
Pesquisadores liderados por Piotr Łukasik, da Universidade Jagiellonian, em Cracóvia, na Polônia, analisaram DNA extraído de 149 insetos de 19 famílias de cigarrinhas. A equipe sequenciou os genomas de duas bactérias simbióticas importantes, Vidania e Sulcia, descobrindo que eram incrivelmente pequenos: menos de 181.000 pares de bases de comprimento. Em contraste, o genoma humano contém bilhões de pares de bases. Algumas cepas de Vidania mediam apenas 50.000 pares de bases, o que os torna os menores genomas conhecidos de qualquer forma de vida, superando o detentor do recorde anterior, Nasuia.
O limite da viabilidade
Com um tamanho tão reduzido – com algumas estirpes possuindo apenas cerca de 60 genes codificadores de proteínas – estas bactérias existem à escala dos vírus. Para efeito de comparação, o genoma do vírus por trás do COVID-19 tem cerca de 30.000 pares de bases. Isto levanta uma questão fundamental: até que ponto um micróbio altamente reduzido deixa de ser considerado totalmente vivo? A distinção entre um organismo vivo e uma organela, como as mitocôndrias, torna-se cada vez mais confusa.
A principal função da bactéria nesta relação simbiótica é produzir fenilalanina, um aminoácido crucial para a construção e fortalecimento dos exoesqueletos dos insetos. A equipe de Łukasik teoriza que a perda maciça de genes ocorre quando os insetos adquirem fontes alternativas de nutrientes ou quando micróbios adicionais assumem essas funções.
Evolução e Origens das Organelas
As bactérias simbióticas têm coevoluído com seus insetos hospedeiros há aproximadamente 263 milhões de anos, evoluindo de forma independente em direção à redução extrema do genoma em diferentes grupos de cigarrinhas. Esta trajetória evolutiva reflete as origens das mitocôndrias e dos cloroplastos – organelas produtoras de energia dentro de células animais e vegetais que descendem de bactérias antigas. Essas organelas também residem nas células hospedeiras e são transmitidas através de gerações.
Embora alguns investigadores, como Nancy Moran, da Universidade do Texas em Austin, estejam abertos a classificar estas bactérias altamente reduzidas como organelas, as diferenças permanecem. As mitocôndrias são muito mais antigas, tendo surgido há mais de 1,5 mil milhões de anos, e os seus genomas são ainda mais pequenos – cerca de 15.000 pares de bases. Além disso, as mitocôndrias estão distribuídas por todo o organismo, enquanto estas bactérias simbióticas permanecem confinadas a células especializadas.
Łukasik sugere que tanto estas bactérias como as mitocôndrias simplesmente ocupam pontos diferentes num gradiente evolutivo de dependência. Ele suspeita que genomas de simbiontes ainda menores permanecem desconhecidos, confundindo ainda mais os limites entre vida, simbiose e integração celular.
