Pesquisadores do LMU demonstram que as esponjas reagem a mudanças em seu microbioma com extensas modificações na regulação genética.
Por vários anos, evidências crescentes mostraram que o microbioma – a totalidade de todos os microorganismos que habitam um ser vivo – interage com seu hospedeiro de várias maneiras e pode influenciar os principais processos vitais. As esponjas, que estão entre as formas de vida multicelulares mais antigas da Terra, também hospedam uma gama diversificada de comunidades microbianas. Um novo estudo liderado pelo professor assistente Sergio Vargas e pelo professor Gert Wörheide, do Departamento de Ciências da Terra e do Meio Ambiente e do GeoBio-Center do LMU, descobriu agora mecanismos moleculares nos condrodos do organismo modelo Lendenfeldia, através dos quais as esponjas respondem ativamente a mudanças em seus microbioma. Os pesquisadores veem suas descobertas como uma indicação de origens evolutivas profundas para a interação filogenética entre o microbioma e o hospedeiro.
As esponjas são organismos com uma estrutura muito simples que, ao longo da evolução, se separaram do resto do reino animal há mais de 600 milhões de anos. As esponjas possuem proteínas envolvidas na regulação das interações entre a esponja e o microbioma, e essas parecem ser responsáveis pela capacidade das esponjas de modificar sua morfologia em resposta a mudanças no microbioma. “Isso sugere que a capacidade das esponjas de interagir com o microbioma foi um desenvolvimento evolutivo inicial”, diz Vargas. “No entanto, ainda não houve pesquisa suficiente sobre os mecanismos moleculares subjacentes.” Com foco na esponja Lendenfeldia condrodes, que é frequentemente mantida em aquários, os pesquisadores agora investigaram se e como as mudanças na composição do microbioma influenciam a atividade genética da esponja.
Microbioma defeituoso desencadeia mudanças na esponja
Lendenfeldia chondrodes é uma espécie de esponja com um microbioma dominado por cianobactérias fotossintéticas. Obtém comida filtrando microorganismos da água, mas também recebe compostos de carbono de seus simbiontes. As esponjas respondem à perda de cianobactérias – devido ao sombreamento, por exemplo – com mudanças significativas em sua morfologia: com uma microanatomia marcadamente diferente.
A aplicação de métodos transcriptômicos permitiu que os cientistas provassem pela primeira vez que essas mudanças são acompanhadas por extensas modificações na regulação dos genes. “Observamos mudanças nas atividades dos genes envolvidos tanto na resposta imune quanto no desenvolvimento”, observa Vargas. “Isso sugere que as esponjas podem perceber mudanças em seu microbioma e responder ativamente a elas por meio de processos de desenvolvimento”. Os pesquisadores suspeitam que as esponjas sombreadas modifiquem seu metabolismo para compensar o fato de receberem menos compostos de carbono de seus simbiontes. “Nossas descobertas ressaltam a importância do microbioma para a nutrição e desenvolvimento dos animais em geral e apontam para uma profunda história evolutiva compartilhada por animais e seus parceiros bacterianos”, diz Vargas.