O que não me mata me faz mais forte? – III: mecanismos de recombinação (parte 1)

Num post antigo, falamos num dos princípios básicos da evolução: a existência de variabilidade entre os indivíduos de uma população. Essa variabilidade tem sua origem, primariamente, na mutação do material genético. A mutação pode não causar nada ou, até mesmo, causar a morte do mutante. Porém, caso a mutação provoque alguma alteração fenotípica que permita que indivíduo mutante deixe mais descendentes que os “normais”, está havendo ali a seleção natural a favor desta nova característica.

Essa variabilidade, por outro lado, pode ser ampliada por processos de recombinação gênica. Quando falamos em procariotos, temos que entender que eles, ao contrário de nós, não realizam reprodução sexuada. A reprodução sexuada pressupõe meiose, e a divisão binária procariótica é um processo mitótico. Na falta do sexo, as bactérias utilizam outros mecanismos para promoverem essa recombinação. Esses processos são quatro: I) transdução; II) conjugação; III) transformação e IV) transposição. Os mecanismos I, II e III estão esquematizados na figura abaixo (do vestibular UFMG/2008).

Tendo apresentado brevemente os mecanismos, quero ressaltar que ao contrario do que estamos acostumados, a recombinação genética em procariotos ocorre de maneira bastante promíscua. Não digo somente entre diversos indivíduos de uma mesma espécie, mas entre indivíduos de espécies e, até mesmo, gêneros diferentes.

::: Transformação

Neste processo, o DNA livre de uma bactéria morta é incorporado em uma célula receptora. Mas para que essa absorção ocorra a bactéria deve ser competente (ou transformável). Dentre as bactérias naturalmente competentes estão espécies de Acinetobacter, Bacillus, Streptococcus, Haemophilus, Neisseria e Thermus. Em laboratório podemos forçar essa competência através de processos elétricos, térmicos ou químicos. Observe na figura abaixo [retirada de Sadava et al (2009)] com mais detalhes.

A descoberta da transformação bacteriana é relativamente recente e foi um dos experimentos que levou à identificação do DNA como o material genético.

No final da década de 20, o cientista inglês Frederick Griffth realizava pesquisas com o peneumococo. A forma virulenta do pneumococo (Streptococcus pneumoniae) é encapsulada por uma cobertura gelatinosa que impede que nossas células de defesa a reconheça e a destrua. Pneumococos mutantes que não possuem essa cápsula não são patogênicos. Os pneumococos virulentos são conhecidos como forma S e os não virulentos como forma R, devido às aparências lisa (smooth) e rugosa (rough) de suas colônias em cultura. Em 1928, Griffith fez uma descoberta surpreendente. Ao injetar em camundongos uma mistura de pneumococos R vivos e S mortos pelo calor, o experimento resultou na morte da maioria dos camundongos. Mais surpreendente foi o fato de o sangue dos camundongos mortos conter pneumococos S vivos. Veja o esquema abaixo [retirada de Sadava et al (2009)]

Assim, Griffith concluiu que as células R haviam sido transformadas em um novo tipo. Experimentos posteriores foram feitos para se descobrir qual seria a substância responsável para transformação. Assim, nas décadas de 30 e 40, um outro pesquisador – Avery – e seus colaboradores identificaram essa substância como o DNA.

Atualização: O Gabriel Cunha do blog Ciensinando, fez uma série de posts sobre a descoberta do DNA. No segundo post da série, ele comenta sobre os experimentos de Griffith. Dê uma olhadinha, clicando AQUI!

::: Transdução

Neste processo há a participação de um outro microrganismo, um bacteriófago (vírus bacteriano). Neste caso, no processo de infecção do fago, ocorre o empacotamento de parte do DNA bacteriano. O vírus passa, então, a carregar no seu genoma genes bacterianos. Assim, ao infectar uma nova célula, esse material genético é introduzido e a bactéria pode incorporar esses genes ao seu genoma. Observe abaixo o esquema deste processo [retirado de Sadava et al (2009)].

Assim como na transformação, nem todos os procariotos são transduzíveis, nem todos os fagos são transdutores. Acredita-se, porém, que o fenômeno é suficientemente disseminado, de forma que, provavelmente, desempenhe um importante papel na transferência de genes na natureza.

::: Como o post já está grande demais, vou deixar para falar sobre a conjugação e a transposição no quarto post da série. Veja AQUI!!

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SAIBA MAIS

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Porto Alegre: Artmed

Brooks GF, Carroll KC, Butel JS, Morse AS (2009) Jawetz, Melnick e Adelberg: Microbiologia Médica. 24 ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill

Sadava D, Heller HC, Orians GH, Purves WK, Hillis DM (2009) Vida. Vol 1. 8 ed. Porto Alegre: Artmed.

2 comentários em “O que não me mata me faz mais forte? – III: mecanismos de recombinação (parte 1)

  • 9 de março de 2012 em 11:54
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    Samir, seu post salvou minha aula. No meio da disciplina de genética de populações tinha uma aula sobre genética de microrganismos. Tomei a liberdade de montar um exercício usando o seu post. Valeu e parabéns!
    Bessa

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    • 9 de março de 2012 em 20:50
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      😉 fico feliz, Bessa!

      Resposta

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