Os cientistas sabem há muito tempo que as bactérias existem em muitas formas e tamanhos, mas compreender o que essas diferenças significam continua a ser um grande desafio, especialmente para espécies que não podem ser cultivadas em laboratório. Agora, um novo estudo liderado por Nina Wale, professora assistente do Departamento de Microbiologia, Genética e Imunologia da MSU, apresenta um método inovador que pode mudar a forma como os pesquisadores estudam a diversidade bacteriana.
A pesquisa, publicada no mSphere, concentra-se em um patógeno minúsculo e não cultivável chamado Pasteuria ramosa, que infecta crustáceos aquáticos conhecidos como Daphnia. Essas bactérias são pleiomórficas, o que significa que podem assumir diversas formas durante seu ciclo de vida. Até agora, os cientistas dependiam de etiquetas fluorescentes – etiquetas personalizadas que exigem conhecimento detalhado da biologia de uma bactéria – para classificar e estudar estas diferentes formas. Mas para a maioria das bactérias, especialmente aquelas que vivem no solo, na água ou no interior dos animais, esse tipo de informação simplesmente não existe.
A equipe de Wale encontrou uma maneira de contornar esse problema. Usando citometria de fluxo de imagem, eles desenvolveram uma técnica sem rótulo que identifica bactérias com base em como elas dispersam a luz e apresentam fluorescência natural. Essas “assinaturas de luz” permitem aos pesquisadores classificar diferentes formas bacterianas sem a necessidade de marcá-las primeiro.
Wale compara as diferentes formas bacterianas, conhecidas como morfologias, aos membros de um time de futebol. Embora todos pertençam à mesma equipa, cada um tem uma função distinta: alguns são treinadores, outros são jogadores e cada um se comporta de forma diferente.
“Para entender o que cada morfologia faz, precisamos separá-la das outras morfologias para que possamos entender que tipo de genes ou proteínas elas expressam”, disse Wale.
Pela analogia, precisamos colocar os treinadores e os jogadores sozinhos para que possamos “entrevistar” biologicamente cada grupo sobre o que ele faz. É como se tivéssemos inventado um procedimento para identificar, pela primeira vez, jogadores de futebol versus treinadores com base em seus uniformes; agora não precisamos ir até eles e dar-lhes um distintivo dizendo ‘jogador’ e ‘treinador’ para diferenciá-los.”
Nina Wale, professora assistente, Departamento de Microbiologia, Genética e Imunologia, MSU
O método não é apenas preciso, produzindo amostras com mais de 90% de pureza, mas também abre a porta para o estudo de bactérias que antes estavam fora dos limites. Os investigadores podem agora investigar como diferentes formas contribuem para o comportamento bacteriano, como causar doenças, crescer ou espalhar-se para novos hospedeiros, mesmo que não possam crescer num prato ou não tenham sido estudados antes.
Este trabalho fundamental pode ter implicações de amplo alcance. Pode ajudar os cientistas a compreender como as bactérias evoluem e cooperam e até mesmo levar a novas formas de contar ou cultivar micróbios difíceis de estudar.
Daniel Vocelle, então Diretor Assistente do Núcleo de Citometria de Fluxo da MSU, é o autor principal do artigo. Ele observa que esta nova técnica ajudou a lançar um interesse mais amplo na citometria de imagem.
“Este método realmente destaca o rumo que o campo da citometria de fluxo está tomando, particularmente a mudança em direção à fenotipagem autofluorescente, que significa usar a fluorescência natural das células para identificá-las”, disse Vocelle. “Ele também mostra as vantagens da citometria de imagem e como ela pode refinar populações de células, melhorar a descoberta e identificar rapidamente eventos raros”.
Em seguida, Wale espera usar a técnica para explorar como Pasteuria ramosa manipula seus hospedeiros Daphnia, às vezes fazendo-os crescer anormalmente ou ficarem laranja antes de morrer. Ao separar e analisar cada forma bacteriana, a sua equipa pretende descobrir as estratégias genéticas e químicas por detrás destes efeitos dramáticos.
“O facto de existir uma relação entre forma e função é familiar a todos: as asas das borboletas permitem-lhes voar, os bicos dos beija-flores permitem-lhes beber néctar. Mas só conseguimos estudar o papel da forma bacteriana na pequena fração de bactérias que podem ser cultivadas em laboratório, e mesmo essas bactérias nem sempre exibem toda a sua gama de formas dentro de um prato”, disse Wale. “A nossa nova metodologia permitirá aos cientistas explorar a relação entre forma e função na árvore da vida bacteriana e nos ambientes onde vivem naturalmente”.
Fonte:
Referência do diário:
Vocelle, D., e outros. (2025). A citometria de fluxo de imagem permite a classificação celular sem rótulos de variantes morfológicas de populações da bactéria não cultivável Pasteuria ramosa. MSphere. DOI:10.1128/msphere.01038-24. https://journals.asm.org/doi/10.1128/msphere.01038-24.