Uma esponja é uma maneira muito simples de implementar o porcionamento multinível para melhorar a comunidade microbiana geral", diz Lingchong You. "Talvez seja por isso que seja uma coisa realmente suja - a estrutura de uma esponja é um lar perfeito para micróbios.

Sua esponja de cozinha é uma incubadora melhor para diversas comunidades bacterianas do que uma placa de Petri de laboratório, relatam pesquisadores.

Não são apenas os restos presos que tornam a abundância de micróbios tão feliz e produtiva, é a própria estrutura da esponja.

“A estrutura de uma esponja é um lar perfeito para micróbios.”

Em uma série de experimentos, pesquisadores mostram como vários espécies microbianas podem afetar a dinâmica populacional uns dos outros dependendo de fatores de seu ambiente estrutural, como complexidade e tamanho.

Algumas bactérias prosperam em uma comunidade diversificada, enquanto outras preferem uma existência solitária. E um ambiente físico que permite que ambos os tipos vivam suas melhores vidas leva aos níveis mais fortes de biodiversidade. O solo fornece esse tipo de ambiente ideal de alojamento misto, assim como sua esponja de cozinha.

Essas diferentes espécies de bactérias – cada uma projetada para brilhar com uma cor diferente para que os pesquisadores possam acompanhar seu crescimento – estão prosperando em harmonia umas com as outras graças ao seu ambiente estruturado. (Crédito: Andrea Weiss, Zach Holmes e Yuanchi Ha)

Sobreviventes da comunidade microbiana

As descobertas do novo estudo sugerem que os ambientes estruturais devem ser levados em consideração pelas indústrias que usam bactérias para realizar tarefas como limpar a poluição ou produzir produtos comerciais, dizem os pesquisadores.

“As bactérias são como as pessoas que vivem a pandemia – algumas acham difícil ficar isoladas enquanto outras prosperam”, diz Lingchong You, professor de engenharia biomédica da Duke University.

“Demonstramos que em uma comunidade complexa que tem interações positivas e negativas entre as espécies, há uma quantidade intermediária de integração que maximizará sua coexistência geral”.

As comunidades microbianas se misturam em graus variados em toda a natureza. O solo fornece muitos cantos e recantos para que diferentes populações cresçam sem muita interação de seus vizinhos. O mesmo pode ser dito para gotas individuais de água no topo das folhas.

Mas quando os humanos juntam muitas espécies bacterianas em uma gosma sem estrutura para produzir mercadorias como álcool, biocombustível, e medicamentos, geralmente está em um prato ou até mesmo em um grande tonel. Em seus experimentos, você e seus colegas mostram por que esses esforços industriais podem ser sábios para começar a adotar uma abordagem estrutural para seus esforços de fabricação.

Os pesquisadores codificaram em barras cerca de 80 cepas diferentes de E. coli para que pudessem acompanhar o crescimento populacional. Em seguida, eles misturaram as bactérias em várias combinações em placas de crescimento de laboratório com uma ampla variedade de espaços potenciais de vida que variam de seis grandes poços a 1,536 poços minúsculos.

Os grandes poços aproximavam-se de ambientes nos quais as espécies microbianas podem se misturar livremente, enquanto os pequenos poços mimetizavam espaços onde as espécies podiam se manter.

“O pequeno porcionamento realmente prejudicou as espécies que dependem de interações com outras espécies para sobreviver, enquanto o grande porcionamento eliminou os membros que sofrem com essas interações (os solitários)”, diz You. “Mas o porcionamento intermediário permitiu uma diversidade máxima de sobreviventes na comunidade microbiana.”

Esponjas de cozinha: um lar aconchegante para micróbios

Os resultados criam uma estrutura para pesquisadores que trabalham com diversas comunidades bacterianas para começar a testar quais ambientes estruturais podem funcionar melhor para suas atividades, diz You. Eles também apontam por que uma esponja de cozinha é tão útil habitat para micróbios. Ele imita os diferentes graus de separação encontrados em solo saudável, fornecendo diferentes camadas de separação combinadas com diferentes tamanhos de espaços comuns.

Para provar esse ponto, os pesquisadores também realizaram seu experimento com uma tira de esponja doméstica comum. Os resultados mostraram que é uma incubadora de diversidade microbiana ainda melhor do que qualquer um dos equipamentos de laboratório testados.

“Acontece que uma esponja é uma maneira muito simples de implementar o porcionamento em vários níveis para melhorar a comunidade microbiana geral”, diz You. “Talvez seja por isso que seja uma coisa realmente suja – a estrutura de uma esponja é um lar perfeito para micróbios.”

Os resultados aparecem em Biologia Química da Natureza.

Sobre os autores

Os Institutos Nacionais de Saúde, a Fundação Nacional de Ciência, o Escritório de Pesquisa Naval e o Escritório de Pesquisa do Exército financiaram o trabalho.

Fonte: Duke University