Sociobiologia Comparada: Adaptação Bacteriana

A sociobiologia estuda o comportamento das populações de seres vivos. Não tem uma boa divulgação em determinados ambientes, pois não diferencia claramente entre comportamento humano (Sociologia) e comportamento animal (Etologia), sem falar no comportamento microbiano (Microetologia?). É difícil aceitar a menor comparação entre populações humanas e bacterianas, mas sua semelhança é uma realidade comprovada em vários aspectos.

A natureza, com sua absoluta eficiência, deve ser regida por leis universais, embora geralmente não saibamos “ler” elas. Seria um desperdício desenvolver uma diretriz diferente para cada uma das muitas atividades produzidas pelos milhões de espécies que povoam o planeta.

A prova está no genoma. Monod já antecipava que um elefante e uma bactéria – com essência genética idêntica – variam apenas em tamanho. Para a Nature, os genes mais importantes são aqueles que fornecem as instruções para a sobrevivência, ou o que é o mesmo, para a adaptação. E essas instruções são regras gerais comuns a todos os seres vivos.

A adaptação revolucionária ao oxigênio – Adaptação bacteriana

A vida era inicialmente anaeróbica, não poderia se desenvolver na presença de uma molécula tão venenosa e instável quanto o oxigênio (O2). Somente quando sua concentração na atmosfera se estabilizou (21% ao nível do mar) os seres vivos começaram a se adaptar à sua presença.

Embora o O2 seja considerado vital para o homem, seu excesso ou deficiência pode ser letal. Dado que sua concentração e necessidades ambientais são variáveis, o organismo humano deve acionar mecanismos de constante adaptação.

Como o corpo neutraliza a toxicidade? O O2 oxida as células gerando radicais livres, que em níveis elevados produzem estresse oxidativo, fator cancerígeno, cardiovascular, de envelhecimento, etc. No desenvolvimento evolutivo, as células humanas incorporaram sistemas antioxidantes ou desenvolveram seus próprios sistemas como redutores do metabolismo oxidativo. É o caso do sistema superóxido-dismutase, catalase-peroxidase ou NADH. Além disso, algumas células, como os eritrócitos, estão adaptadas para regular (transformar, acumular, distribuir,…) o fluxo para cada órgão da concentração adequada de O2.

A maquinaria humana é tão perfeita que também sabe se adaptar à deficiência de oxigênio devido à escassez atmosférica ou a diversas patologias. À medida que você sobe uma montanha, a pressão atmosférica, a densidade do ar e o volume de oxigênio diminuem. Até 1.000-1.200m a adaptação é imediata e quase imperceptível, mas a partir de 2.000m a adaptação humana custa mais. E quem pretende escalar o Everest precisará de uma oferta complementar de O2.

Como o corpo se adapta à falta de O2? A hiperpnéia ou hiperventilação aumenta a pressão do oxigênio nos alvéolos para forçar sua difusão. A sua chegada aos diferentes órgãos é garantida pelo aumento do débito cardíaco e pelo aumento da diferença arteriovenosa. Assim, os tecidos recebem mais sangue e extraem mais O2. Em pouco tempo, aumenta a produção de eritrócitos e hemoglobina, portadores de O2. A tudo isto soma-se o menor consumo devido à diminuição da actividade motora devido à fadiga, como sabem atletas de montanha, habitantes das terras altas, etc.

adaptação bacteriana. As células mais antigas do planeta dificilmente fixavam o hidrogênio, à custa de um resíduo tóxico, o O2. Então as cianobactérias inventaram um sistema brilhante; eles usaram a luz como fonte de energia, e a fotossíntese surgiu na Terra. A concentração de O2 aumentou dramaticamente para uns insuportáveis 21 %, letal para bactérias anaeróbicas, que eram dominantes. Apenas aqueles que permaneceram protegidos do O2 em determinados nichos poderiam sobreviver. Mas muitas espécies bacterianas se adaptaram a viver na presença ou ausência de O2; São aeróbios e anaeróbicos “facultativos”. Alguns até evoluíram, como o homem, para se tornarem aeróbios «estritos», que não podem sobreviver sem O2.

Como explicar que espécies patogênicas para o homem, com as características mencionadas, possam infectar um organismo tão «oxigenado»? Fica claro, devido aos mecanismos de adaptação, surpreendendo as espécies anaeróbias, a maioria em nichos como o cólon ou a boca. Mas também são abundantes em áreas tão «arejadas» como a pele e as narinas. Nesses nichos, o O2 circulatório se difunde pouco e, o que chega, é consumido por bactérias aeróbicas, em simbiose obrigatória. Ou seja, o déficit vascular, a presença de corpos estranhos e a população mista reduzem o potencial de oxidação-redução, facilitando a adaptação de bactérias anaeróbias. E sua ação como patógenos oportunistas em infecções polimicrobianas em feridas, abscessos, etc.

Onde há vestígios de O2 tóxicos para anaeróbios, os mais patogênicos desenvolveram outros mecanismos complementares de adaptação. A menor concentração de O2 induz a produção de superóxido dismutase para formar peróxido de hidrogênio (H2O2). Este composto, também tóxico, é por sua vez neutralizado pelo sistema catalase-peroxidase das células humanas e bactérias patogênicas anaeróbicas e aeróbicas.

Surpresa! A superóxido dismutase ocorre em todos os lugares, vem de um ancestral comum? Seres humanos e bactérias têm os mesmos mecanismos de adaptação, dependendo das circunstâncias, como todos os seres vivos!

Comportamento humano – Adaptação pela plasticidade bacteriana

Comportamento humano, uma forma de adaptação. Para os sociobiólogos, o comportamento é condicionado por fatores culturais e ambientais; também por causa de suas origens evolutivas. Nesse caso, como muitos admitem, é preciso admitir a existência de padrões comportamentais de sobrevivência, expressos pela adequação evolutiva (“fitness”). Quando falamos de populações, o mecanismo evolutivo genético fica evidente na proteção da prole. Verifica-se com humanos, como mamíferos, formigueiros e colmeias por exemplo.

A adaptação-resistência de uma população é matizada por conceitos como defesa, tolerância, oposição, competição, integração, etc., que são o “molho” do nosso cotidiano. A adaptação ótima (integração) refere-se ao ajuste de um organismo ao seu ambiente, algumas vezes modificando-o, mas sempre com benefícios para a natureza. Afinal, é uma forma de resistir, como vemos nos movimentos migratórios, na vida urbana, no mundo do trabalho etc.

Competir é resistir, se opor, lutar para melhorar e é um componente essencial para o progresso social. As sociedades mais desenvolvidas possuem um Tribunal de Defesa da Concorrência que favorece a competitividade e impede os monopólios. É uma forma de diversificar, adaptar e resistir, mas sem dominar, o que seria exclusivo. O grupo superior e único (monopólio) não precisa competir, não sabe resistir e acaba falindo. É um leve reflexo da lei «antitruste» que rege na natureza.

Adaptação por plasticidade microbiana. É a manutenção da viabilidade em circunstâncias adversas graças à sua extraordinária plasticidade. A vida microbiana, como a vida humana, não seria compreendida sem as relações ecológicas de adaptação em simbiose, sinergismo, parasitismo, etc.

O mundo microbiano é extremamente complexo, mas a microbiota humana pode servir de modelo comparativo. O manto bacteriano da pele e das mucosas é composto por mais de mil espécies e um número de células maior que o humano. Diversidade, competição, adaptação e resistência são inseparáveis na dinâmica populacional normal. Pode ser identificado com fenômenos de baixa reprodução, latência e persistência, formação de cistos ou esporos, etc., ou seja, resistência.

Quando uma espécie se torna dominante em um nicho (intestino, trato urinário,…), o «monopólio» quebra a normalidade, terminando em infecção. Ou o hospedeiro, o patógeno ou ambos são extintos.

Na Medicina , a resistência bacteriana passou a ser identificada com a «adaptação de um microrganismo para crescer na presença de um antibiótico específico». A resistência é um conflito entre dois, aquele que resiste contra algo ou alguém que se opõe. Como Ortega refletiu sobre a condição humana: “Ela só consegue se recriar no vôo da pomba sem admirar a resistência que o ar se opõe. Sem ele eu não poderia voar.»

Estudos de adaptação em humanos – Estudos bacterianos

Estudos de adaptação em humanos. Embora o desenvolvimento evolutivo seja muito lento, é conhecido através da antropologia, sociologia e biologia. O ser humano, o mais bem estudado, é um mosaico de populações de células organizadas (tecidos e órgãos) e bactérias da microbiota. Adaptam-se às funções atribuídas (fisiologia) como a melhor forma de resistir a evitar a patologia.

Em 1963, Selye descreveu a reação humana à adversidade em três estágios: alarme, adaptação e exaustão. Desde então, inúmeros gatilhos (estressores) têm sido estudados. Podem ser de natureza física, química ou psicossocial. Um «estressor» moderado é estimulante para a adaptação-competição, mas a intensidade e o tempo excessivos causam estresse e doenças.

Todos sofremos distúrbios digestivos, queda de cabelo ou depressão antes de um exame ou depois de um problema familiar ou de trabalho. Estresse e doença refletem a afetação da «população» celular de todos os órgãos. Foi demonstrada a participação do hipotálamo, sistema nervoso autônomo e medula adrenal com liberação de múltiplos hormônios reguladores e vários neuropeptídeos. Se um animal sem adrenal é submetido a um certo grau de estresse, desenvolve um quadro agudo de hipotensão letal e hipoglicemia. Podemos então dizer que a ação adrenal, por exemplo, é uma vantagem adaptativa no sistema evolutivo.

Além disso, o homem se desenvolve em grupos sociais (famílias, cidades,…), adaptando-se aos conflitos cotidianos para resistir e sobreviver mais e melhor. Quando o conflito e a pressão são gerais, como na fome, guerras, catástrofes, etc., o estresse social ocorrerá. Os limites da adaptação-resistência humana na atual pandemia já estão sendo investigados sob várias rubricas. Solidariedade, imunidade de grupo, estresse social ou mudanças sociológicas são algumas.

estudos bacterianos. O estresse é um mecanismo de adaptação-resistência comum a todos os seres vivos. O que não está claro é que esse mecanismo tem um ancestral comum ou que cada espécie criou seu próprio sistema. De qualquer forma, sua semelhança é impressionante.

O fenômeno tem sido estudado principalmente nas espécies de E. coli e suas características são presumivelmente generalizáveis para outras bactérias patogênicas. Diante de estressores internos (DNA ou alterações metabólicas) ou estressores externos (nutrientes, antibióticos,…) expressa-se uma proteína que ativa genes e outras estruturas reguladoras. O resultado é esporulação ou condensação do citoplasma, alterações morfológicas, expressão incomum de genes, etc.

O campo de adaptação-resistência mais conhecido cientificamente é o campo bacteriano sob a pressão dos antibióticos. Tem sido possível definir, delimitar, quantificar, reproduzir e, muitas vezes, preveni-lo. Um dos mecanismos de resistência aos antibióticos é o SOS.

Diante do dano ao DNA , inicia-se uma espécie de fase de alarme . São sintetizadas proteases inibitórias dos repressores do sistema SOS, que seriam ativadas. A bactéria então fabrica enzimas para bypass ou reparo por excisão de DNA danificado (fase de adaptação ) resistente ao antibiótico “estressor”.

A fase de “exaustão” é expressa como um custo biológico, que depende do tipo e grau de reparo. Se for por derivação, a bactéria está mal adaptada ao restante da população bacteriana, não é competidora, é uma tentativa fracassada de resistência. O reparo por excisão é mais eficaz para a célula resistente. A população normal é eliminada pelo antibiótico e as bactérias resistentes pelo sistema SOS podem se tornar dominantes..