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Julho

2006

Destaque
Um modelo de cooperação social
Eshel Ben Jacob, Yakir Aharonov e Yoash Shapira

Eshel Ben Jacob.

A bactéria, como primeira forma de vida na Terra, teve de encontrar meios para sintetizar as complexas moléculas orgânicas necessárias à vida. Elas foram capazes de reverter o curso espontâneo do aumento de entropia e converter substâncias inorgânicas de alta entropia em moléculas de sustentação de vida de baixa entropia. Desde então, passaram-se 3,5 bilhões de anos, e a existência de organismos superiores depende desse único A know-how da bactéria. Mesmo para nós, com todo o conhecimento científico e avanço tecnológico, a maneira como a bactéria soluciona essa necessidade fundamental ainda permanece um mistério. Sabemos que não é um empreendimento bacteriano solitário e, sob condições naturais, esse microorganismo emprega uma comunicação química para estabelecer colônias estruturadas hierarquicamente, com uma média de 1010 bactérias cada. Agindo em conjunto, elas podem fazer uso de qualquer fonte de energia disponível e desequilibrar qualquer ambiente, das profundezas da crosta da Terra a reatores nucleares; de icebergs a fontes de água sulfúrica. As bactérias podem transformar qualquer substância disponível, do alcatrão aos metais.

Sob condições ambientais imprevisíveis e hostis, em que as chances são contra a sobrevivência, as bactérias fazem uso de uma ampla gama de estratégias para respostas coletivas de adaptação. Esse modo cooperativo de comportamento manifestase por meio de diferentes padrões formados durante a estruturação colonial. A beleza estética desses padrões geométricos é evidente na contínua cooperação que possibilita às bactérias alcançar um equilíbrio adequado de individualidade e socialidade enquanto lutam pela sobrevivência, ao mesmo tempo em que utilizam mecanismos de formação de padrões que recentemente começamos a compreender.

Comunicação

A adaptação eficiente da colônia a condições adversas de crescimento requer uma auto-organização em todos os níveis, o que somente pode ser conseguido pelo comportamento cooperativo das células individuais. Para esse fim, as bactérias se comunicam com um amplo repertório de agentes biológicos. Também são utilizadas mensagens bioquímicas no intercâmbio de informações significativas por meio das colônias de espécies diferentes e até mesmo com outros organismos. Coletivamente, as bactérias podem reunir e interpretar informações do ambiente e de outros organismos, desenvolver conhecimento comum e aprender com experiências anteriores. A colônia se comporta como um organismo multicelular, ou mesmo como uma comunidade social com elevada complexidade e plasticidade que dispõe da melhor adaptabilidade a quaisquer condições de crescimento que possa encontrar.

Inteligência social

O formato dessa colônia de bactérias demonstra como os membros da colônia cooperam para solucionar os problemas.

Em comunidades multicoloniais (como na placa subgengival), a inteligência social das bactérias é, de modo geral, usada para a cooperação entre as colônias de espécies diferentes. Por exemplo, cada colônia desenvolve sua própria especialidade ao desempenhar tarefas específicas para o benefício de toda a comunidade, e todas coordenam o trabalho feito. Algumas empreendem a tarefa de manter valiosas informações e que podem ser danosas para outras bactérias. Freqüentemente, esses dados são transferidos diretamente pela união, após um “namoro” químico, entre os parceiros em potencial: uma bactéria resistente a antibióticos emite sinais químicos para anunciar esse fato. Alguns aspectos fundamentais da inteligência social são utilizados para se lidar com os desertores, como se reflete pela variedade de estratégias que a myxobacteria pode utilizar quando sua inteligência social é desafiada pelos enganadores — indivíduos oportunistas que tiram vantagem dos esforços cooperativos do grupo. Por exemplo, elas podem selecionar os desertores pela alteração coletiva de sua própria identidade para um novo estado de expressão genética. Assim fazendo, os colaboradores podem gerar um novo “dialeto” que seja difícil de os desertores imitarem. Essa luta de inteligência, sempre contínua, com os desertores é benéfica para o grupo, pois ajuda a bactéria a desenvolver suas habilidades sociais para melhor cooperação, utilizável em outras ocasiões.

Descobertas recentes indicam que as bactérias mudam propositadamente sua organização colonial na presença de antibióticos para formas que otimizam a sobrevivência, e ainda que as bactérias possuem uma memória coletiva especial que lhes possibilitam verificar como lidaram em encontros anteriores com antibióticos — aprender com a experiência. As bactérias são capazes de desenvolver resistência aos antibióticos a uma taxa mais elevada do que os cientistas conseguem desenvolver novas drogas. E parece que estamos perdendo uma batalha crucial para a nossa saúde. Podemos até mesmo descobrir que as últimas cinco décadas da evolução da inteligência social das bactérias seja em grande parte um resultado de seu encontro com o nosso uso excessivo e socialmente irracional de antibióticos na agricultura e no consumo humano.

Artigo extraído do relatório “Bacteria Harnessing Complexity”, publicado em Biofilmes (2004). Eshel Ben Jacob é professor de Medicina na Universidade de Tel Aviv, Israel, e ex-presidente da Sociedade Médica de Israel.