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​Cristais Bacterianos Recém-Descobertos São o Mais Novo Mistério da Biofísica

“As células se organizam espontaneamente em uma superfície na forma impressionante de uma treliça hexagonal bidimensional de células em rotação.”
27.4.15
​Crédito: A. Petroff et al., Phys. Rev. Lett. (2015)

A Thiovulum majus já é, por si só, uma bactéria bizarra.

Pra começar, ela é grande, em termos relativos, na forma de células esféricas que medem de 5 a 20 micrômetros. As células também demonstram um comportamento coletivo singular – residentes de pântanos de água salgada sobrevivendo à base de oxigênio colhido da água, muitas vezes elas formam amontoados desordenados chamados de veias, que permitem à colônia bacteriana fazer a água circular assim como nós fazemos com o sangue. Elas são capazes de formar estes amontoados graças a um revestimento de pequenos flagelos, que também possibilitam às células individuais nadarem mais rápido que qualquer outra bactéria.

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Como descrito em recente artigo no periódico Physical Review Letters, estas bactérias são capazes de outro comportamento fantástico – elas formam cristais bidimensionais vivos. Cristais, como normalmente os compreendemos, são arranjos periódicos de átomos bem compactados, mas neste caso, as bactérias agem como átomos, formando estruturas firmes graças à atração hidrostática produzida pelos flagelos bacterianos. Esta é atração é equivalente à força eletromagnética que une cristais comuns.

Foi uma descoberta inesperada para o grupo de pesquisadores da Universidade Rockefeller. O plano era estudar os movimentos da Thiovulum majus em gotas de água de forma bidimensional e foi aí que eles notaram algo de estranho. As bactérias, que tendem a rotacionar enquanto se movem, como pequenas hélices, não "rebatiam" nas superfícies que encontravam, como esperado.

Ao invés disso, a Thiovolum Majus pressionava-se contra as superfícies encontradas, girando em torno de si cerca de 10 vezes por segundo. Foi deste jeito que os cristais bacterianos se formaram, completos com intervalos na treliça (um buraco onde deveria haver uma célula ou átomo), bem como as extremidades suavizadas que esperamos de um cristal comum.

Os investigadores da Rockefeller estudaram o ocorrido mais a fundo, esperando descobrir exatamente como as bactérias fizeram isso. Acabou que os flagelos são utilizados para criar um vórtice ao redor da célula, levando a uma pressão negativa que mantém todas as células no lugar dentro da estrutura cristalizada (como as ligações moleculares de um cristal de verdade).

"As células se organizam espontaneamente em uma superfície na forma impressionante de uma treliça hexagonal bidimensional de células em rotação", afirma a pesquisa. "Enquanto cada célula constituinte gira em torno de seu flagelo, ela cria um fluxo semelhante ao de um tornado que puxa as células ao redor para perto de si. Enquanto as células giram em torno de suas vizinhas, exercem forças umas sobre as outras, fazendo com que o cristal gire e as células se reorganizem."

Os pesquisadores ainda não sabem dizer se o fenômeno se resume à testes realizados em laboratório ou se é algo que se estende ao habitat da bactéria. O fato deste consistir, basicamente, de lama, dificulta a tarefa. Parece provável, porém, visto que os cristais oferecem uma vantagem adaptativa.

"O que estamos vendo aqui com certeza é uma bactéria solucionar um problema muito específico de obtenção rápida de nutrientes", afirmou o co-autor do estudo Alexander Petroff em um resumo da APS. As bactérias "o fazem ao se organizarem em um novo estado físico que tem muitas propriedades interessantes as quais estamos ansiosos para melhor compreender".

Tradução: Thiago "Índio" Silva