Cientistas descobrem que a bactéria E. coli usa o elemento ferro para armazenar memória

Os pesquisadores investigaram as nuances da memória bacteriana em resposta a estímulos ambientais, descobrindo que o ferro desempenha um papel crucial. Saiba mais aqui!

Bactéria
As bactérias usam ferro para armazenar memória ao longo de gerações.

Cientistas da Universidade do Texas, em Austin, relatam descobertas de que as bactérias usam ferro – um elemento comum, mas essencial para a vida na Terra – para armazenar memória ao longo de gerações. Essa memória mediada pelo ferro está associada ao comportamento da bactéria Escherichia coli (E.coli), nomeadamente a enxameação, a capacidade de formar biofilmes e o desenvolvimento de resistência a antibióticos. Os resultados da pesquisa foram publicados no Proceedings of the National Academy of Sciences.

Formando biofilmes

A bactéria E. coli e inúmeras outras bactérias começam a formar biofilmes ao encontrar uma superfície compatível, que pode ser viva (biótica) ou não viva (abiótica), como ferramentas médicas, tecidos ou máquinas industriais.

A formação de biofilmes é motivada pela disponibilidade de nutrientes. Em situações onde os nutrientes são abundantes, as bactérias podem optar por desenvolver biofilmes para estabelecer um ambiente estável e maximizar a utilização eficiente dos recursos.

A resposta enxameada

"Antes de haver oxigênio na atmosfera da Terra, a vida celular inicial utilizava ferro para muitos processos celulares. O ferro não é apenas crítico na origem da vida na Terra, mas também na evolução da vida", disse Souvik Bhattacharyya, autor principal e pós-doutorado na Universidade do Texas em Austin. "Faz sentido que as células o utilizem desta forma", acrescentou.

Diante dos desafios ambientais, bactérias como a E. coli exibem frequentemente um comportamento de enxameação. Este movimento coletivo é uma resposta adaptativa às condições dinâmicas, permitindo que as bactérias localizem ambientes mais favoráveis.

Os investigadores postulam que a bactéria E.coli muda o comportamento, aglomerando-se mais vigorosamente na presença de baixos níveis de ferro – auxiliada pela retenção de uma memória mediada pelo ferro – para procurar mais do elemento no seu ambiente. Células bacterianas parentais com experiência anterior em enxameação armazenam essa memória, e observou-se que aquelas com baixos níveis de ferro são mais adeptas à enxameação.

Enquanto a memória se dissipa, perdendo-se após a sétima geração bacteriana, os investigadores descobriram que a modificação artificial dos níveis de ferro pode prolongar esta memória geracional.

Terapêutica baseada no comportamento

A proliferação de E. coli resistente a antibióticos nos hospitais representa uma séria ameaça, pois pode levar ao aumento de doenças e mortalidade entre os pacientes. O ambiente hospitalar, caracterizado por ambientes próximos, uso frequente de antibióticos e sistema imunológico comprometido, facilita a transmissão dessas cepas resistentes. Persistentes em ambientes de saúde, essas cepas contribuem para internações hospitalares mais longas, maiores despesas com saúde e maior probabilidade de falha do tratamento.

Além disso, o risco de contaminação cruzada e a eficácia limitada dos antibióticos comuns amplificam a dificuldade de gestão da infecção, representando um risco maior para a saúde pública ao restringir as opções de tratamento e promover a resistência além dos limites hospitalares.

Bhattacharyya acredita que “os níveis de ferro são definitivamente um alvo para a terapêutica porque o ferro é um fator importante na virulência”. "Em última análise, quanto mais sabemos sobre o comportamento bacteriano, mais fácil será combatê-los", complementou.

Referência da notícia:

Bhattacharyya, S. et al. A heritable iron memory enables decision-making in Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 120, n. 48, 2023.