Cientistas descobriram vários microrganismos marinhos que podem ser usados ​​para desenvolver novos antibióticos e decompor plásticos

Nos últimos 20 anos, os cientistas aumentaram significativamente a quantidade de genomas microbianos recolhidos no oceano, o que pode ajudar a enfrentar grandes desafios, como a escassez de antibióticos, soluções de poluição plástica e edição de genomas. No entanto, sempre foi difícil aplicar informações do genoma microbiano à biotecnologia e à medicina.

Em um novo estudo publicado na Nature intitulado "Global Marine Microbial Diversity and Its Potential in Bioprospecting", liderado pelo Centro de Pesquisa Genômica BGI na China, em colaboração com a Universidade de Shandong, Universidade de Xiamen, Universidade Oceânica da China, Universidade de Copenhague na Dinamarca, e a Universidade de East Anglia, no Reino Unido, os investigadores analisaram os genomas de quase 43.200 microrganismos (bactérias, archaea) de amostras marinhas e descobriram uma extensa diversidade em 138 populações diferentes. Eles fornecem novos insights sobre como o tamanho do genoma evolui, por exemplo, como os microrganismos marinhos equilibram o sistema CRISPR Cas (parte de sua defesa imunológica) com genes de resistência a antibióticos. Muitos desses genes são ativados por antibióticos para ajudar os microrganismos a sobreviver.

O sistema CRISPR Cas e os genes de resistência a antibióticos também fazem parte do sistema imunológico bacteriano. Usando métodos baseados em computador, a equipe de pesquisa descobriu um novo sistema CRISPR-Cas9 e 10 peptídeos antimicrobianos, que são outro componente importante do sistema imunológico em diferentes organismos.

Antibióticos, incluindo antibióticos, medicamentos antivirais, medicamentos antifúngicos e medicamentos antiparasitários, são medicamentos usados ​​para prevenir e tratar infecções em humanos, animais e plantas. Segundo a Organização Mundial da Saúde, a crescente prevalência da resistência aos medicamentos causada pelo uso excessivo de certos medicamentos representa uma ameaça à prevenção e ao tratamento eficazes de um número crescente de infecções, tornando necessária a procura de novos tipos.

A equipe de pesquisa também descobriu três enzimas que podem decompor um plástico comum que polui os oceanos – o tereftalato de polietileno (PET), que é outro grande problema ambiental e de saúde. Experimentos de laboratório confirmaram os resultados da pesquisa em metagenômica marinha, indicando sua potencial praticidade.

Thomas Mock, Professor de Microbiologia Marinha na Escola de Ciências Ambientais da Universidade de East Anglia, afirmou que “este trabalho leva o campo da metagenómica marinha a um ‘novo nível’. Este estudo destaca como o sequenciamento metagenômico em grande escala do microbioma marinho pode nos ajudar a compreender a diversidade microbiana marinha e seus padrões evolutivos, e a encontrar novas maneiras de aplicar esse conhecimento à biotecnologia e à medicina.

O oceano é o maior e mais importante ecossistema da Terra, e as interações entre os microrganismos marinhos e o seu ambiente são a base para processos como a fixação de carbono e a ciclagem de nutrientes à escala global. Essas interações contribuem para a habitabilidade da Terra. Fatores como a salinidade, as mudanças de temperatura, a disponibilidade de luz e as diferenças de pressão da superfície para o fundo do mar, dos pólos para os trópicos, criam pressões de seleção únicas que afetam a adaptação e a coevolução dos microrganismos marinhos.

Com base nestes conhecimentos, os investigadores utilizam a biblioteca de genoma microbiano marinho recuperada da metagenómica como um recurso chave para a mineração do genoma e a exploração biológica, permitindo a descoberta de novas ferramentas genéticas e compostos bioactivos.
Estes dados abrangem vários ambientes marinhos em todo o mundo, desde regiões polares a regiões polares, desde a superfície do mar até às fossas mais profundas. Este estudo melhora significativamente a compreensão das pessoas sobre o microbioma marinho, criando um novo banco de dados disponível publicamente, que inclui aproximadamente 24.200 conjuntos de genes em nível de espécie.

Os investigadores afirmaram: "Embora estudos anteriores tenham fornecido informações preliminares sobre o papel dos sistemas oceânicos na manutenção da biodiversidade, este novo estudo não só se baseia em descobertas anteriores, mas também proporciona novas oportunidades para a exploração e utilização sustentável do oceano. Ao utilizar a mineração do genoma da microbiota marinha baseada na aprendizagem profunda, combinada com experiências laboratoriais bioquímicas e biofísicas, o avanço deste trabalho demonstra o enorme potencial para enfrentar desafios globais, como a escassez de antibióticos e a poluição dos oceanos. O estudo enfatiza o papel crítico da microbiota marinha na melhoria e promoção do bem-estar humano.