Uma nova investigação revela que os vermes digerem a madeira utilizando micróbios simbióticos no seu intestino, uma descoberta que derruba noções anteriores e tem implicações importantes para a biotecnologia e a modelação ambiental. Uma seção transversal das treliças de um cais de Belfast cheia de buracos de minhoca de navios. Crédito: Barry Goodell
Descobrir os segredos dos moluscos mais fascinantes e destrutivos do mundo poderá ter impacto em tudo, desde as alterações climáticas até à saúde pública.
Eles confundiram as antigas frotas gregas, ajudaram a afundar o navio de Cristóvão Colombo, ajudaram a afundar a Armada Espanhola e fizeram com que os cais da Baía de São Francisco desabassem no mar, mas até agora, os cientistas não conseguiram identificar como os vermes – uma família de moluscos – foram capazes de causar tais danos. Uma equipe de pesquisadores, co-liderada pela Universidade de Massachusetts Amherst e pela Universidade de Plymouth, juntamente com colaboradores da Universidade do Maine e da Escola de Medicina Chan da Universidade de Massachusetts, descobriu que um grupo de micróbios simbióticos vive em um ambiente negligenciado. subórgão do microrganismo. O trato digestivo chamado tiflosol tem a capacidade de secretar enzimas necessárias para digerir a lignina – a parte mais dura da madeira.
“Os vermes são animais muito importantes”, diz Robin Shipway, coautor da pesquisa publicada recentemente na revista Science. Degradação biológica internacional e biodegradação Ele começou este trabalho como parte de uma bolsa de pós-doutorado na UMass Amherst. “Eles são encontrados em todos os oceanos do mundo e não apenas mudaram a história, mas também são engenheiros de ecossistemas e desempenham um papel essencial na ciclagem do carbono em ambientes aquáticos. “
Digestão de madeira por vermes
A madeira é um material milagroso: flexível e forte, a celulose filamentosa, mas nutritiva, pode ser uma refeição maravilhosa – mas apenas para os organismos que conseguem digeri-la e também penetrar na camada de lignina, o material resistente e semelhante a uma armadura que envolve o corpo. . A celulose é como a embalagem que provoca raiva em torno da sua guloseima favorita. Os microbiologistas sabem há muito tempo que os animais capazes de digerir lignina – como os cupins – hospedam colônias simbióticas especializadas de micróbios em seus intestinos que decompõem a lignina para eles. “Há muito que se pensa que o sistema digestivo do verme é quase estéril”, diz o autor principal Barry Goodell, professor de microbiologia recentemente aposentado da Universidade de Massachusetts em Amherst e professor emérito da Universidade do Maine.
O verme é na verdade um molusco encontrado em todos os oceanos do mundo. Crédito: Robin Shipway
Então, como os vermes fazem o que fazem?
Gödel e Shipway passaram grande parte da última década tentando responder a esta pergunta, Teste uma variedade de hipóteses inovadoras– Nenhum deles revelou o segredo dos vermes.
“Decidimos examinar mais de perto o intestino do verme novamente, na esperança de que os pesquisadores dos últimos 100 anos pudessem ter perdido alguma coisa”, diz Goodell.
Na verdade, este parece ser o caso.
Acontece que os vermes têm um subórgão estranho, chamado febre tifóide – “parece o bigode de Salvador Dali virado de cabeça para baixo”, diz Shipway – que é parte integrante do sistema digestivo do molusco. Pesquisadores anteriores pensaram que era uma estrutura embaralhada, mas quando Goodell e Shipway fizeram um trabalho cuidadoso de cultura, eles recorreram às instalações de análise metagenômica do Laboratório Nacional de Argonne, bem como à tecnologia avançada de microscopia de sonda genética do Laboratório Nacional de Argonne. No Instituto Amherst de Ciências da Vida Aplicadas da UMass, eles descobriram o que gerações de pesquisadores haviam ignorado: populações ocultas de bactérias comensais com a capacidade de produzir enzimas que digerem a lignina.
Barry Goodell (UMass Amherst) inspeciona toras cheias de buracos de minhocas. Crédito: Barry Goodell
Aplicações potenciais e impacto ambiental
Esta pesquisa não apenas ajuda a resolver um mistério de longa data, mas as descobertas também podem ter importantes aplicações práticas. As empresas de biotecnologia estão à procura de novas enzimas que possam digerir substratos recalcitrantes de forma mais eficiente do que os atuais processos bioindustriais permitem, e novas fontes de enzimas que possam desbloquear a estrutura dos resíduos de biomassa são muito importantes no desenvolvimento deste campo. Além disso, anteriores simbioses com vermes do navio provaram ser um tesouro de produtos naturais – como novos antibióticos antiparasitários – que podem ter grandes impactos na saúde humana.
No que diz respeito às alterações climáticas, esta investigação poderia ajudar a melhorar os modelos que prevêem a forma como o dióxido de carbono é criado.2 O efeito estufa e outros gases de efeito estufa são liberados no meio ambiente, especialmente porque grandes quantidades de detritos lenhosos em terra acabam no oceano, muitos dos quais passam pelo intestino do verme.
Finalmente outro animal Classificar, incluindo outros moluscos, a minhoca comum e até mesmo os estágios de girino das rãs, também possuem uma febre tifóide que não foi completamente estudada antes. Se simbioses semelhantes às encontradas nos vermes forem encontradas nesses animais, isso poderá mudar a nossa compreensão de como esses animais também fazem o seu caminho no mundo. “É muito satisfatório”, diz Goodell sobre a pesquisa. “Há anos que tentamos resolver este mistério e finalmente descobrimos o segredo da simbiose bacteriana oculta do verme.”
Referência: “Primeiro relatório sobre simbioses microbianas no trato digestivo de moluscos perfuradores de madeira” por Barry Goodell, James Chambers e Doyle V. Ward, Cecilia Murphy, Eileen Black, Luca Bunge Kikute Mancilio, Gabriel Pérez González e J. Robin Shepway, 5 de junho de 2024, Degradação biológica internacional e biodegradação.
doi: 10.1016/j.ibiod.2024.105816
