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Cientistas lançam banco de dados com mais de 50 mil genomas de microrganismos

O estudo conta com a participação de pesquisadores brasileiros. Além de reunir dados já existentes, o catálogo traz genomas de 12 mil espécies inéditas.

Por Carolina Fioratti Atualizado em 9 nov 2020, 19h58 - Publicado em 9 nov 2020, 19h57

Pesquisadores do Instituto Genoma Conjunto do Departamento de Energia dos EUA disponibilizaram nesta segunda-feira (9) um banco de dados com 52.515 genomas de microrganismos existentes ao redor do globo. O trabalho, elaborado em parceria com cientistas internacionais, incluindo brasileiros, foi publicado na revista científica Nature Biotechnology.

Os micróbios presentes nesse banco são dos mais variados. Tratam-se de fungos, bactérias e arqueas (organismos estruturalmente semelhantes às bactérias, mas geneticamente distintos) que vivem em diferentes solos, oceanos, plantações e até no corpo de animais, como os humanos. Além de reunir informações genéticas de milhares de seres em um só lugar, o catálogo GEM (sigla em inglês para Genoma dos Microbiomas da Terra) ainda traz 12 mil genomas inéditos, possivelmente de novas espécies.

O sequenciamento genético existe desde o século passado, mas foi só recentemente que cientistas desenvolveram métodos para fazer essa análise em larga escala. O Projeto Genoma Humano, que mapeou todo o DNA humano pela primeira vez, começou em 1990 – mas foi um processo demorado, e a capacidade de sequenciamento da época nem se compara ao que existe hoje. Há cerca de dez anos surgiram as tecnologias de sequenciamento de nova geração, capazes de gerar uma grande quantidade de dados em menos tempo.

Isso justifica a falta de informações sobre os genomas de microrganismos até então. Rafael de Souza, pesquisador do Centro de Pesquisa de Genômica Aplicada a Mudanças Climáticas (GCCRC) da Unicamp, que participou do estudo, explica que antes era necessário coletar uma amostra (digamos, de um lago) e cultivá-la para que os fungos ou bactérias pudessem se desenvolver. “Mas esse meio de cultivo é sintético. Ou seja, você coloca os nutrientes que você acha que os microrganismos precisam para crescer, mas não estamos necessariamente colocando tudo que eles precisam”. Os pesquisadores sabiam que existiam falhas ali, mas não tinham noção da quantidade de microrganismos que estavam perdendo.

Para ampliar a capacidade de sequenciamento, os cientistas passaram a aplicar a metagenômica. Nada mais é do que o sequenciamento da totalidade de material genético das comunidades microbianas presentes em uma amostra do ambiente. Então, “você vai direto na amostra, extrai o DNA e sequencia”, explica o pesquisador. Ao recolher um punhado de solo, por exemplo, o cientista terá milhares de microrganismos misturados naquela porção. Para reconstituir os genomas individuais e resolver o quebra-cabeça, os pesquisadores têm o auxílio de ferramentas de computação e bioinformática.

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Após as primeiras análises com métodos modernos, cientistas ao redor do mundo perceberam que todos os seres microscópicos estudados até então representavam apenas uma pequena parcela da diversidade existente na natureza. A partir daí, diversos pesquisadores passaram a coletar amostras de vários ambientes em busca de novos seres. Eles foram sequenciados e disponibilizados em estudos científicos. 

  • As novas tecnologias foram ótimas para o estudo dos microrganismos, mas ainda havia um problema: estes genomas estavam espalhados em várias publicações, e acabavam perdidos por aí. O catálogo GEM resolve esta questão juntando todos os dados em apenas uma plataforma. 

    Disponibilizar esse banco de dados é importante não só para a comunidade acadêmica, mas para a sociedade como um todo. Na maioria das vezes, as bactérias e fungos são vistas de maneira negativa, quase sempre associadas a doenças. No entanto, pesquisas recentes têm mostrado que os microrganismos patogênicos são minoria. A maioria deles é benéfica e pode ser aplicada de forma sustentável. Rafael de Souza explica que “qualquer pesquisador pode utilizar isso como recurso para fazer novas descobertas e buscar entender como que esses microrganismos conseguem influenciar na vida, no ecossistema, e até na nossa economia”. 

    Coleta de plantas nativas dos Campos Rupestres crescendo sob rochas para estudo de microbioma. Rafael Soares Correa de Souza/Divulgação

    O Centro de Pesquisa de Genômica Aplicada a Mudanças Climáticas (GCCRC), da Unicamp, busca entender como os microrganismos podem ser utilizados para aumentar a produtividade das plantas frente às mudanças climáticas. Os pesquisadores estudam ambientes em que as plantas já são naturalmente adaptadas às condições estressantes, como falta de água, nutrientes, entre outros recursos.

    Para a publicação, os pesquisadores brasileiros contribuíram com dados de amostras coletadas da região dos Campos Rupestres na Serra da Canastra e na Serra do Cipó, em Minas Gerais. Nessa região, as plantas crescem até mesmo sobre as pedras. É provável que as plantas consigam extrair nutrientes devido a associação delas com as bactérias e fungos que estão por ali.

    Entender melhor esse processo pode auxiliar na produtividade de regiões afetadas pelo clima, que deixam de produzir alimento em determinadas épocas. “Para a agricultura, a ideia é justamente colocar uma bactéria lá para que ela ajude a planta a crescer de forma saudável, captando nutrientes sem ter que colocar um monte de agrotóxicos”.

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