Como o DNA pode ser usado para identificar microrganismos?

Quem lembra-se do truque para decorar a classificação biológica "Do Re Fi CO Fa Ge" da aula de biologia? Esta frase tem ajudado os alunos em todos os lugares a se lembrarem de "Domínio, Reino, Filo, Classe, Ordem, Família, Gênero, Espécie" - os grupos que os biólogos nomeiam e categorizam os seres vivos. 

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Os biólogos fazem isso para que seja mais fácil compreender os seres vivos ao conduzir pesquisas.  Mesmo os organismos mais microscópicos podem ser organizados em grupos "semelhantes" para que os cientistas possam entender como eles estão relacionados. Taxonomia é a ciência de nomear, descrever e classificar todos os organismos na Terra, incluindo aqueles que não se pode ver a olho nu - os "microrganismos", como as bactérias.

Anel filogenético da vida: principais filos de bactérias e sua relação com arqueias e eucariotas

Infelizmente, o conhecimento taxonômico está longe de ser completo. Nos últimos 250 anos de pesquisa, os cientistas nomearam cerca de 1,78 milhões de espécies de animais, plantas e microrganismos, mas ainda há uma estimativa de 5 a 30 milhões a mais de espécies a serem identificadas! Desses não descobertos, até 95% dos microrganismos não estão descritos. Isso significa que só identificamos e descrevemos cerca de 5% de todos os microrganismos que podem existir no mundo!  

Há 50 anos, microrganismos chamados cianobactérias (erroneamente chamados "algas azuis-esverdeadas" por um tempo) foram agrupados por suas formas, simplesmente olhando para eles sob um microscópio. Mas agora, a ciência avançou a um ponto em que agora podemos ler seu DNA, de modo que a classificação baseando-se apenas na forma deixou de ser a única utilizada, e métodos mais precisos de identificação passaram a ser usados. 

Cianobactérias vistas através de um microscópio óptico

Em um estudo de identificação microbiana, os autores coletaram 26 amostras de água, solo e ossos para análise, de vários locais em clima frio ao redor do globo (Antártica, Ártico, Groenlândia, Suécia e Alemanha), cada uma com suspeita de conter diferentes tipos de cianobactérias no gênero Phormidesmis. Eles cultivaram as Phormidesmis de cada amostra no laboratório, e depois analisaram cada uma delas usando um microscópio eletrônico potente para caracterizar suas formas e compará-las com células de cianobactérias conhecidas.

Eletromicrografia das células bacterianas do estudo

O DNA é uma molécula muito longa feita de quatro "bases" e a ordem dessas bases é única para cada ser vivo. O DNA das cianobactérias foi então extraído e isolado de cada amostra e a ordem de base para cada filamento de DNA foi determinada. Isto é chamado de sequenciamento genômico. Os autores sequenciaram um gene conhecido como "gene rRNA 16S " que é comumente usado para a classificação de bactérias. Essas sequências de genes foram comparadas a outras, em grandes bancos de dados públicos de sequências já identificadas para ver se havia uma correspondência. 

Com base nesses resultados de DNA, os pesquisadores foram capazes de fornecer uma melhor classificação das cianobactérias. Eles também descobriram inesperadamente duas novas espécies de cianobactérias com base em observações visuais e testes de DNA. Estes novos organismos foram nomeados de Phormidesmis arctica e Phormidesmis communis, e os cientistas reclassificaram uma espécie que estava anteriormente no gênero Leptolyngbya para Phormidesmis. Esta espécie é agora Phormidesmis nigrescens. Também foi sugerido um novo gênero, Leptodesmis, pois o genoma foi facilmente reconhecível com outros anteriores, o que parece pertencer a um grupo taxonômico inédito. 

A importância de classificar corretamente todas as formas de vida dá aos cientistas uma melhor compreensão das inter-relações destes organismos e é a base necessária para outros estudos. A humanidade deve compreender os menores organismos vivos a fim de compreender plenamente todos os seres vivos. 

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Por: Jonathan Pena Castro