O Cavalo de Batalha da Biotecnologia

Escherichia Coli (E. coli): a bactéria bacilar Gram-negativa que normalmente se encontra no trato gastroentestinal inferior dos organismos de sangue quente (endotérmicos). E que, actualmente, por vias de uma pesquisa realizada ao longo de vários meses por cientistas israelitas, veio resumir no seio científico a certeza de que muitas delas - essas bactérias desenvolvidas em laboratório - consomem dióxido de carbono para energia em vez de compostos orgânicos. Estamos assim perante mais um Admirável Mundo da Biotecnologia (e microbiologia) fantástico! Ou não será...???

        «Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma» (Antoine de Lavoisier)

Tendo como objectivo final mas em simultâneo o prioritário desejo de se poder fornecer energia por meio de electricidade renovável para resolver o grande problema da libertação de CO2 - na utilização e manipulação bacterianas - é bem possível estar-se no caminho certo e por demais empolgante, segundo os cientistas, para se transformar produtos que são considerados resíduos em combustíveis, alimentos e outros compostos de igual relevo.

Haver um aprimoramento das máquinas moleculares - que futuramente serão a base do alimento e da sustentabilidade geral para a população mundial no consistente aumento de produtividade na agricultura - será a finalidade do que hoje se já sublima como factor essencial no desenvolvimento de recursos que abranja e proteja a Humanidade.

Os tempos não se avizinham fáceis no planeta; daí que seja quase obrigatório que, a nível molecular e biotecnológico, se invista nestas áreas tendo em conta que nada é ilimitável e inesgotável em termos destes mesmos recursos a que se recorre.

Por todas estas razões há que estudar e se possível reinventar fórmulas, ferramentas e sequências que nos façam ser mais fortes e mais adaptáveis - que não vulneráveis - perante não só as consequências atmosféricas adversas que se reconhecem prenhes de dióxido de carbono, mas também sobre outros sectores industriais transformadores que irão certamente fazer diminuir as consequências inevitáveis que todos os dias se cumulam no planeta em prejuízo de todos nós.

Recriar uma atmosfera digna de todos é (ou poderá ser a partir daqui através de novas fontes de energia renovável que globalmente se instalará no planeta) o que nos move. Criar alimentos mais saudáveis em sustentabilidade efectiva sem arrancarmos as últimas raízes da Terra é o que todos desejamos numa quimera que tem de o deixar de ser.

Penso que isto nem a Greta Thunberg poderá duvidar, uma vez que os esforços da comunidade científica são sempre muito mais do que os apelos da palavra na origem da mudança e da transformação - ou talvez manipulação - quer esta seja bacteriana ou de população.

Nos laboratórios e fora deles haverá sempre uma fluente massa crítica, ainda que os discursos não sejam por vezes tão inflamados ou considerados fleumáticos por quem os redige e ouve.

Daí que hajam sempre «Cavalos de Batalha»; os da Ciência e outros, pois que estão abertos os estábulos e a liberdade é sempre bela, principalmente quando dirigimos os nossos destinos e sabêmo-lo fazer de crina ao vento e cavalgada certeira, sabendo por onde vamos e por que trilhos andamos.

Hoje, o que os cientistas nos dizem é que podemos sonhar com essa abundância, com essa jactância biotecnológica de tudo desvendarmos, de tudo testarmos até ao limite, até à meta de todo o nosso esforço pelo qual muitas vezes até a vida damos. E somos recompensados.

A prova está aqui, pela qual todos trabalhamos, sentindo que todas as pradarias serão nossas, um dia, reunidos a outros cavalos que não de batalha mas de um pacífico conhecimento que a todos abrilhantará, que a todos engrandecerá.


A Escherichia coli é uma bactéria que geralmente se encontra no intestino de seres vivos de sangue quente. Na verdade, não se trata de uma única bactéria, mas sim de uma ampla gama de bactérias que podem ser de facto inofensivas ou inversamente causadoras de doenças. Segundo a óptica médica, estas bactérias não costumam ser prejudiciais, já que a maior parte delas contribui para uma flora bacteriana intestinal saudável. No entanto, alguns tipos desta bactéria podem causar doenças.

(De registo: juntamente com o Staphilococcus aureus é a mais comum e uma das mais antigas bactérias simbiontes da Humanidade. A E. coli é uma bactéria que pode crescer e ser cultivada facilmente e a baixo custo em laboratório, sendo investigada exaustivamente há mais de 60 anos. Desde que foi descoberta em 1885 pelo austríaco Theodor Escherich que assim é.)

A temível Escherichia Coli
Na versão científica mais lata, a E. coli é uma bactéria bacilar Gram-negativa que se encontra normalmente no trato gastrointestinal inferior dos organismos de sangue (endotérmicos), sendo que na maioria dos casos, ou das estirpes de E.coli, estas são inofensivas. No entanto, alguns sorotipos podem causar de facto graves intoxicações alimentares nos seres humanos, sendo ocasionalmente responsáveis pela recolha de produtos alimentícios devido à sua contaminação.

As Estirpes Inofensivas  constituem assim parte da Flora Intestinal Humana Normal, podendo ser benéficas para os seus hospedeiros ao produzirem a vitamina K2, e também pelo facto de impedirem que ali se estabeleçam bactérias patogénicas.

A Bactéria E. coli e todas as que lhe são relacionadas constituem assim cerca de 01% da flora intestinal, sendo que a transmissão Fecal-oral é a principal via utilizada pelas cepas patogénicas que causam as doenças.

As Células desta Bactéria podem sobreviver fora do nosso corpo por um tempo bastante limitado, o que faz com que seja um Organismo Indicador Ideal para Comprovação da Contaminação Fecal - em amostras quando extraídas para o meio ambiente.

Soube-se entretanto que existe também uma outra estirpe (após um crescente e volumoso número de investigações que a identificaram). Estas bactérias E. coli persistentes no meio ambiente têm como característica biológica o de serem capazes de sobreviver por um longo período de tempo fora de um hospedeiro - o que se regista de uma resiliência incrível.

A Escherichia coli é assim o Organismo Modelo Procariota mais estudado no campo científico, sendo uma das mais importantes espécies nas áreas da Biotecnologia e Microbiologia, onde serve como organismo-hóspede para a maioria dos trabalhos sobre o ADN recombinante (em condições favoráveis, leva apenas uns escassos 20 minutos a reproduzir-se).

De acordo com um estudo revelado em 2015, publicado no «Microbiology and Infectious Disease», esta bactéria é efectivamente uma das mais importantes para proteger a saúde intestinal e até para produzir as essenciais vitaminas: como a  vitamina B2 e a vitamina K.

Como já se referiu existem vários tipos de cepas dessa bactéria que são inofensivas, ao contrário de outras que nos são tremendamente nocivas. Como é o caso, por exemplo, da E. coli 0157:H7, que se identifica como uma bactéria nociva comum que produz uma toxina chamada de «shiga». Esta toxina sendo muito nociva pode inclusive causar uma grave Infecção Intestinal, no que pressupõe uma das principais causas de todas as infecções provocadas pela pela Escherichia coli.

Esta Bactéria E. coli - quase sempre associada a infecções gastrointestinais e a surtos de intoxicação alimentar - também pode causar infecções no trato urinário além de doenças como a Pneumonia, Doenças Respiratórias, e Meningite. Outras consequências de menor monta mas de igual perturbação e indisposição revertem-se em diarreias de fácil resolução com maior ou menor vigilância médica consoante o estado do paciente.

A E. coli é transmissível; daí que a infecção se possa disseminar. O contacto com pessoas ou animais contaminados deverá ser evitado portanto. Os Factores de Risco têm de ser tomados em conta, uma vez que estes podem fazer aumentar a probabilidade de uma pessoa sofrer uma Infecção causada pela bactéria Escherichia coli. Tais factores são:

Ter o Sistema Imunológico Enfraquecido - indivíduos portadores de doenças infecto-contagiosas e sexualmente transmissíveis (ex: SIDA/AIDS) ou outras doenças autoimunes (além daqueles que tomam  medicamentos imunosupressores ou que fazem quimioterapia) e que detêm o sistema imunológico mais débil ou frágil do que o restante das pessoas.

Crianças e Idosos também fazem parte dos grupos de factor de risco, na evidência destas duas faixas etárias poderem apresentar um sistema imunológico mais fraco, pelo que poderá fazer aumentar a probabilidade de complicações; Hábitos Alimentares: dever-se-à evitar ingerir carne mal-passada ou em sangue, bebidas não-pasteurizadas ou ainda queijos provenientes de uma confecção de leite cru, o que potencia o aumento da infecção.

Por último, mas não menos importante, acrescentar-se-à a apresentação de um quadro de Redução do Ácido Estomacal, ou seja, pacientes que tenham passado por uma ou mais intervenções clínicas do foro estomacal ou intestinal, ou todos aqueles que utilizem medicação para a redução do Ácido Gástrico, e que por conseguinte apresentam um risco mais elevado de contrair infecções.

Pacientes com Doenças Autoimunes ou com o Sistema Imunológico Enfraquecido deverão sempre, com todo o rigor possível, informar o seu médico para que ele haja consoante o conhecimento e terapêutica a aplicar em cada caso.

Aconselha-se sempre a ingestão de muita água e de bebidas electrolíticas para assim se evitar a desidratação do organismo; estabelece-se que só no caso de existir infecção urinária é que há a necessidade de se prescreverem antibióticos.

Nos particulares ou específicos casos em que a Síndrome Hemolítico-Urémica é detectada, o paciente deverá então ser hospitalizado para um tratamento intensivo que pode incluir a administração de soro por via intravenosa, transfusões de sangue e diálise renal.

Os Especialistas continuam entretanto a batalhar neste campo para desenvolver uma vacina ou um medicamento que nos possa proteger de tão vil bactéria (nalguns casos) que dá pelo nome de Escherichia coli.

Enquanto nada surgir no mercado farmacêutico ou clínico que nos dê essa garantia, há que recorrer a uma saudável e útil higienização física e não só (lavagem de mãos com frequência, assim como todos os utensílios que usarmos ou alimentos que ingerirmos), mantendo assim a distância de prováveis focos de contaminação.

Manter o corpo hidratado durante e após a infecção é uma prioridade que todos devemos acatar, além de se ter em atenção a forma como se cozinham os alimentos (em maior cozedura, em especial no que se relaciona com a ingestão de carne), para que quaisquer bactérias sejam de todo eliminadas.

É importante desta forma idealizar e, agilizar uma dieta saudável, preferindo também alimentos com poucas fibras. Deve-se evitar alimentos que contenham muita gordura - ou que sejam muito condimentados - evitando-se assim a pioria dos sintomas e a afectação da bactéria.


Notícias Científicas: De acordo com um estudo publicado na «Cell Press» de 27 de Novembro de 2019, as bactérias desenvolvidas em laboratório passam a consumir dióxido de carbono (CO2) para o crescimento; algo a que os investigadores de Israel chegaram ao criarem cepas de Escherichia coli que então consomem CO2 de energia em vez de compostos orgânicos.

Segundo dados reportados no Science Daily de 27 de Novembro de 2019 (retratados de um estudo publicado na Cell Press): «Essa conquista na Biologia Sintética destaca a incrível plasticidade do metabolismo bacteriano e pode fornecer a estrutura para a futura Bio-produção neutra em Carbono.»

Que quer isto dizer? Apenas que está aberta - ou agora uma mais acessível porta - para o estabelecimento de Novas Fontes de Energia, novas ferramentas para se poder enfrentar o enorme desafio com que hoje nos deparamos em relação à Produção Sustentável de Alimentos e não só.

Estamos assim na vanguarda de muitas outras portas por abrir no mundo biotecnológico e, microbiológico, que nos dará a breve prazo muitas das soluções que até há pouco nos eram ainda complexamente vedadas ao conhecimento num emaranhado sobre-humano. Isto é apenas o início...

As Fabulosas e Sintéticas Cepas de E. coli
De acordo com o que os especialistas nos contam, o nosso mundo é dividido em autotróficos (que na Biologia se resume por serem seres vivos que, utilizando uma determinada fonte de energia,  são capazes de transformar substâncias inorgânicas nas suas próprias substâncias orgânicas). Ou seja, têm a poderosa potencialidade e, capacidade, neste específico caso, em converter CO2 inorgânico em biomassa e Heterotróficos que consomem compostos orgânicos.

Sabe-se assim que estes Organismos Autotróficos dominam a biomassa na Terra, fornecendo grande parte dos nossos alimentos e combustíveis. Uma melhor compreensão dos princípios do crescimento autotrófico e dos métodos para aprimorá-lo, é visto agora como prioritário e fundamental para o caminho da sustentabilidade.

"O nosso principal objectivo era criar uma plataforma científica conveniente que pudesse aprimorar a fixação de CO2, o que pode ajudar a enfrentar os desafios relacionados à produção sustentável de alimentos e combustíveis e, ao aquecimento global, causado pelas emissões de CO2. Converter a fonte de carbono de E. coli, o cavalo de batalha da Biotecnologia - de carbono orgânico em CO2 -  é um passo importante para estabelecer essa plataforma. (Palavras do autor-sénior Ron Milo, biólogo de sistemas no Instituto de Ciência Weizmann, em Rehovot, Israel)

Um Grande Desafio na Biologia Sintética tem sido gerar Autotrofia Sintética dentro de um organismo heterotrófico modelo. Apesar do amplo interesse no armazenamento de Energia Renovável e na produção mais sustentável de alimentos, os esforços anteriores para projectar organismos-modelo heterotróficos industrialmente relevantes para se usar o CO2 como única fonte carbono, falharam.

Tentativas anteriores que se realizaram e que consistiram no estabelecer de Ciclos de Fixação Autocatalíticos de CO2 em Modelos Heterotróficos sempre exigiram a adição de compostos orgânicos de múltiplos carbonos para alcançar um crescimento estável.

"De uma perspectiva científica básica, queríamos ver se seria possível uma transformação tão grande na dieta de bactérias - da dependência do açúcar até à síntese de toda a sua biomassa a partir do CO2. Além de testar a viabilidade de tal transformação no laboratório, queríamos saber quão extrema é a adaptação em termos de mudanças no modelo de ADN (DNA) bacteriano." (Explicação do primeiro autor ou máximo responsável da investigação, o cientista Shmuel Gleizer, que é também investigador do Weizmann Institute of Science)

No estudo da Cell, os investigadores usaram a chamada «Religação Metabólica» e, a evolução do laboratório, para assim converter a E. coli em autotróficos. A tensão projectada colhe energia do formato - que pode ser produzido electroquimicamente a partir de fontes renováveis. Como o formato é um Composto Orgânico de um Carbono que não serve como fonte de carbono para o crescimento de E. coli,  ele não suporta vias heterotróficas.

Os Investigadores também projectaram a cepa para produzir Enzimas Não-Nativas para fixação e redução de carbono, assim como para captar energia do formato. Mas essas mudanças por si só não foram suficientes, de acordo com o que foi reportado pelos especialistas, para apoiar a Autotrofia - porque obviamente o metabolismo da E. coli está adaptado ao crescimento heterotrófico.

Para então superar mais esse desfio, os investigadores voltaram-se para a Evolução Adaptativa do Laboratório como uma outra ferramenta de Optimização Metabólica. Terão tido sucesso...? É o que já vamos saber.


A mais poderosa conquista na Biologia Sintética, dizem agora os investigadores israelitas.

(Em registo): Este minucioso trabalho foi financiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa, pela Israel Science Foundation, pelo Centro Beck, do Canadá, de Pesquisa de Energia Alternativa, mas também por Dana e Yossie Hollander, assim como pela Helmsley Charitable Foundation e Larson Charitable Foundation; e ainda pelo concentrado espólio de David Arthur Barton e Anthony Stalbow. Charitable Trust e Stela Gelerman, do Canadá, também contribuíram para o actual estudo de investigação. Como se constata, são muitos os esforços mas igualmente os tributos financeiros para que haja a perspectiva de se abrirem novos horizontes neste e noutros domínios.

A Explicação Científica
A evolução adaptativa do laboratório: O que os investigadores se remeteram a fazer foi «simples». Eles desactivaram as enzimas centrais envolvidas no Crescimento  Heterotrófico, tornado as bactérias mais dependente de vias autotróficas para o crescimento. Eles também fizeram crescer as células em quimiostatos com um suprimento limitado de Xilose de Açúcar - uma fonte de carbono orgânico - para inibir as vias heterotróficas.

O Suprimento Inicial de Xilose - por aproximadamente 300 dias - foi de facto necessário para suportar a proliferação celular suficiente para se iniciar a evolução. De referir que - O Qumiostato - também continha uma abundância de formato e 10% de um CO2 ambiente.

 Nesse ambiente, existe assim uma grande vantagem selectiva para os Autotróficos que produzem biomassa a partir de CO2, como única fonte de carbono em comparação com os Heterotróficos que dependem da Xilose como fonte de carbono para o crescimento. Usando rotulagem isotópica, os investigadores confirmaram então de que as Bactérias Isoladas Evoluídas eram verdadeiramente Autotróficas - isto é, CO2 e não Xilose, ou qualquer outro composto orgânico que sustentado pelo crescimento celular.

"Para que a abordagem geral da evolução do laboratório tenha sucesso, tivemos que encontrar uma maneira de associar a mudança desejada no comportamento das células a uma vantagem de condicionamento. Isso foi difícil e exigiu muito pensamento e design inteligente." (Elucida-nos o investigador israelita Milo)

Ao Sequenciar o Genoma e os Plasmídeos das Células Autotróficas desenvolvidas, os investigadores deste estudo descobriram que apenas 11 mutações foram adquiridas através do processo evolutivo no Quimiostato. Um conjunto de mutações afectou então os genes que codificam as enzimas ligadas ao Ciclo de Fixação do Carbono.

A Segunda Categoria consistiu em mutações encontradas em genes comummente observados como Mutantes. E isto, reproduzido em experiências ou ensaios anteriores de Evolução Adaptativa em laboratório, sugerindo que eles não são necessariamente específicos para vias autotróficas. A Terceira Categoria consistia em mutações em genes sem papel conhecido ou de maior relevância.

"O Estudo descreve, pela primeira vez, uma transformação bem sucedida do Modo de Crescimento de uma Bactéria. Ensinar uma bactéria intestinal a fazer truques pelos quais as plantas são conhecidas, era um tiro no escuro. Quando começámos o Processo Evolutivo Direccionado, não tínhamos ideia se teríamos chances de sucesso, não havendo precedentes na literatura para nos guiar, ou sugerir a viabilidade de uma transformação tão extrema. Além disso, vendo-as no final relativamente pequenas, foi também surpreendente o número de mudanças genéticas necessárias para fazer essa transição." (Contextualiza Gleizer)

Os Responsáveis por este Estudo acabam por afirmar que, uma das principais limitações do mesmo,  é o registo de que o consumo de formato por bactérias liberta mais CO2 do que o consumido pela fixação de carbono. Além disso, serão necessárias mais investigações ou mais pesquisas neste domínio antes que seja possível discutir a escalabilidade da abordagem para uso industrial.

Em futuros estudos e trabalhos, os investigadores terão como objectivo cimeiro o de fornecer Energia - por meio de Electricidade Renovável - para resolver assim o problema da Libertação de CO2, mas também para determinar se as Condições Atmosféricas do Ambiente poderão ou não apoiar a Autotrofia, assim como fazer (ou tentar) diminuir as mutações mais relevantes para o Crescimento Autotrófico.

"Essa façanha é uma poderosa prova de conceito, que abre assim uma nova e empolgante perspectiva de se poder usar bactérias manipuladas para transformar produtos que consideramos resíduos em combustível, alimentos ou outros compostos de interesse. Também pode servir como uma plataforma para entender e melhorar as Máquinas Moleculares que são a base da produção de alimentos para a Humanidade, e assim, ajudar no futuro a aumentar a produtividade na Agricultura!" (Remata Ron Milo, este reputado biólogo de sistemas, autor-sénior do estudo do Weizmann Institute of Science de Israel)

Está lançada assim - e pela primeira vez! - a grande e inicial plataforma científica conveniente e, consistente, no aprimoramento na fixação de CO2 (dióxido de carbono).

E tudo isso, na prioritária instância da sustentável produção de alimentos em face a uma cada vez maior densidade populacional e suas exigências, além do confronto crucial com o que hoje nos debatemos em face ao Aquecimento Global causado pelas emissões de CO2.

Tal como refere o investigador Milo: «Converter a fonte de carbono de E. coli, o cavalo de batalha da Biotecnologia, de carbono orgânico em CO2, é um passo importante para estabelecer essa plataforma», há que reiterar que nem todos serão assim tão grandes ou tão intransponíveis, esses tais cavalos de batalha, pois a Ciência não pára e os estudos também não.

Há que investigar e reunir provas e consensos, sentindo que talvez nem seja preciso um cavalo de Tróia para destronar os ainda desconhecidos caminhos da ciência molecular, da ciência biotecnológica e microbiológica. Só agora começámos, só agora temos as rédeas na mão e nada nos fará parar nem desmotivar para continuar. Nada mesmo!!!