Os Mega Manipuladores

Bacteriófagos: os implacáveis devoradores de bactérias nas mais evidentes formas de vida e não-vida no planeta como entidades biológicas de capacidades extraordinárias. Abundantes tanto no ser humano como na Natureza, estima-se que mesmo actualmente ainda hajam muitos por identificar, tal a sua morfologia e diversidade.

Estes vírus bacterianos, como simples ou complexas máquinas genéticas, têm a veleidade biológica de se replicarem e disseminarem, infectando outros seres vivos nesse processo. Estamos assim perante os mais árduos trabalhadores de uma população microbiológica que não olha a meios para conseguir o seu fim, invadindo e espalhando a sua espécie.

Recentes estudos nos domínios da biotecnologia e da bio-informática transportam-nos agora para uma outra realidade em que mega-fagos ou enorme fagos de impressionante compleição e aferição biológicas (de enormes genomas) - numa espécie de fortificado submundo dos bacteriófagos - não só se determinam como «implacáveis exterminadores» mas também como os mais exímios arquitectos na arte da manipulação em face aos seus hospedeiros microbianos.

A explicação e o desenvolvimento adquiridos através desta última investigação realizada pela Universidade da Califórnia, Berkeley (EUA) não deixa margem para dúvidas: estes vírus bacterianos são a mais que perfeita milícia biológica que carrega em si numerosos genes (normalmente encontrados nas bactérias), e os utilizam contra os seus hospedeiros microbianos como já referido.

Foi assim que os cientistas descobriram centenas de vírus extraordinariamente grandes, enormes fagos de portentosos genomas, outrora conhecidos como os mais implacáveis assassinos de bactérias, com recursos habitualmente associados a organismos vivos e máquinas virais.

Este recente estudo impõe-se em divulgação pela Universidade da Califórnia, Berkeley, à Science Daily de 12 de Fevereiro de 2020 com a performance redigida de «Vírus enormes que comem bactérias fecham a lacuna entre a vida e a não-vida: bacteriófagos grandes transportam genes bacterianos incluindo CRISPR e proteínas ribossómicas».

Tudo isto vem na concomitante aferição ou, em resposta agora, a muitas questões até aqui de certo modo encobertas de alguma opacidade sobre estes vírus, estas estranhas mas mui diabólicas criaturas biológicas que o não são de todo (não sendo considerados sequer seres vivos) mas que, sistemática e organizadamente se espalham por todo o nosso terrestre mundo.

De registo ainda a alusão ao que foi publicado na revista científica «Nature» de seu título «Clades de enormes fagos de todos os ecossistemas da Terra» - que vem precisamente reiterar esta amplitude sobre os Enormes Fagos (bacteriófagos) a que os cientistas envolvidos se entregaram.

Entrega essa que os fez dividir os 350 mega-fagos observados em 10 novos grupos ou clades - grupos de organismos originados de um único ancestral comum exclusivo - com a identificação de nomes de grande relevo nacional nos idiomas dos co-autores deste estudo e respectivo artigo. São eles:

Mahaphage (sânscrito); Kabirphage, Dakhmphage e Jabbarphage (árabe); Kyodaiphage (japonês); Biggiephage (australiano); Whopperphage (americano); Judafago (chinês); Enormephage (francês) e Kaempephage (dinamarquês).

O trabalho da UC Berkeley foi apoiado então - e principalmente! - pelo Innovative Genomics Institute (IGI) e pelo National Institutes of Health. Dos 45 co-autores, 35 contribuíram para esta mesma pesquisa enquanto afiliados à UC Berkeley.

B. Al-Shayeb, Rohan Sachdeva e L. Chen assinam o artigo da Nature (2020) «Clades de enormes fagos de todos os ecossistemas da Terra»


Bacteriófagos: as incríveis máquinas virais (ou quiçá entidades alienígenas aproveitadoras) que se estabelecem por todo o planeta em qualquer forma de vida biológica. Muitas vezes, são também uma alternativa Muito Importante para o combate a infecções bacterianas. A terapêutica que dá pelo nome de «Fagoterapia» tem sido usada há muito tendo sido esquecida e substituída pelo uso de antibióticos.

Ultimamente esta terapia foi revitalizada devido à ineficácia destes medicamentos (antibióticos derivados do evento e descoberta da penicilina) se terem tornado quase obsoletos em face ao uso excessivo dos mesmos. E também, ao elevado crescimento de casos em pacientes portadores de infecções por super-bactérias (que se tornaram subsequentemente multi-resistentes e praticamente imbatíveis perante todos os antibióticos estabelecidos).

Máquinas Virais
Não. Não podem ser considerados seres vivos, uma vez que não preenchem os requisitos para tal - ou um dos mais importantes para que essa analogia se considere. Há que explicar: estes vírus bacterianos ou entidades biológicas não possuem a capacidade de auto-replicação. São assim uma espécie de seres mutantes e oportunistas (tal como em magna imaginação nos inspiramos no que possam ser outras formas de vida ou espécies alienígenas...) que se aproveitam das bactérias, infectando-as.

Nada nem ninguém escapa a estas máquinas virais, inseridas que estão em todos os micro-organismos dos animais às plantas, das bactérias aos fungos, etc. São poderosos soldados do infortúnio, pois causam geralmente distúrbios em todos estes organismos vivos. Calcula-se que existam cerca de 10 (elevado a 31) bacteriófagos na Natureza; ou seja, por todo o planeta.

Bacteriófagos (assim como quaisquer outros tipos de vírus) são constituídos por um Genoma de ADN/DNA envolto num capsídeo proteico (ou seja, um invólucro de origem proteica dos vírus formados por proteínas e que protege e facilita a sua proliferação; e além de proteger o ácido nucleico, tem também a capacidade de se combinar quimicamente com substâncias presentes na superfície celular).

Os bacteriófagos com genoma de ARN/RNA também têm sido estudados como uma outra referência não sendo ainda totalmente conhecida a sua verdadeira biologia. Por conclusão, admite-se de que, onde existem bactérias, existem fagos.

Actualmente, devido aos avanços da biotecnologia podemos saber mais sobre eles, pelo que existe a possibilidade de uma análise directa do material genético presente em amostras do solo, da água ou mesmo de fezes; assim como a identificação de todos os organismos ali presentes sem a necessidade de que sejam cultivados em laboratório.

Há que referir que, no passado, os Bacteriófagos eram identificados apenas pela sua capacidade de infectar uma bactéria cultivada em laboratório. Hoje a realidade é de facto outra: existe a certeza de que uma pequena amostra de água do mar ou do solo contém milhares de espécies de bactérias, sendo que somente uma pequena fracção delas (mais de 5%) é, ou possa eventualmente ser, cultivável laboratorialmente.

Existe ainda um número considerável (ou indeterminado) de bacteriófagos não identificados, uma vez que a maioria das bactérias encontradas nos mais diferentes nichos não podem ser cultivadas em laboratório.

Sabemos da sua existência - identificando-os assim - pelo facto de haver a presença de diferenciados materiais genéticos, havendo nesta reiterada identificação a ajuda também dos métodos bio-informáticos que hoje se aplicam a estes casos. Na maioria deles, os fagos são específicos para cada espécie ou linhagem bacteriana, sendo muito poucos os casos de fagos promíscuos. Antes assim!

Na sequência do que já foi dito, há que acrescentar de que os Bacteriófagos não podem ser vistos como os «maus da fita»; ou seja, estas máquinas virais apesar de matarem as bactérias têm também um papel Muito Importante na vida de todos os micro-organismos do planeta.

São importante reguladores da nossa microbiota intestinal no nosso trato digestivo (pelo que matam bactérias que crescem ou se desenvolvem de forma anómala), mantendo assim um controle populacional da comunidade de bactérias que habita o nosso intestino. Possuem contudo a extrema habilidade de transportar também a Informação Genética de uma bactéria para outra, conferindo dessa forma a resistência aos antibióticos, ou transformando uma bactéria comensal em patogénica.

De uma forma geral, e de acordo com os estudos científicos aprumados, os Bacteriófagos convivem em simbiose com as bactérias do seu habitat. São consideradas ferramentas muito úteis na pesquisa básica ou investigação primordial, como no caso do estudo que leva a entender os mecanismos do ADN recombinante e da Biologia Molecular.

Recentemente, os cientistas imbuídos dessa perseguição biológica, averbam de que as bactérias possuem um mecanismo diferente na defesa contra os bacteriófagos seus inimigos; ou seja, um tipo de sistema imune de bactérias.

Este mecanismo foi então adaptado em laboratório, podendo actualmente ser utilizado para editar o Genoma Humano. A denominação deste sistema tem o nome de CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats).


A Descoberta Científica: centenas de vírus de grande dimensão, ou seja, extraordinariamente grandes e que matam bactérias com recursos normalmente associados a organismos vivos, obscurecendo ainda mais a linha entre micróbios vivos e máquinas virais.

Esses fagos (na abreviação de bacteriófagos), chamados de bactérias, são de tamanho e complexidade considerados como típicos da vida, no que carregam em si numerosos genes (normalmente encontrados em bactérias), utilizando-os depois contra os seus hospedeiros bacterianos. Este poderio militar biológico tem mais sucesso do que a técnica do quadrado ancestral, reconhece-se, pelo que hoje os cientistas determinam destes implacáveis e mega exterminadores e não só!...

A Lacuna entre a vida e a não-vida...
De acordo com o que vem sublime e pormenorizadamente reportado na Science Daily de 12 de Fevereiro de 2020 sobre a investigação dos cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley (EUA), vírus enormes que comem bactérias fecham de facto a lacuna entre a vida e a não-vida.

Assim sendo - Enormes Bacteriófagos - transportam genes bacterianos, incluindo CRISPR e proteínas ribossómicas.

Os cientistas descobriram então centenas de fagos enormes que carregam como já se referiu uma série de proteínas bacterianas, que os fagos efectivamente usam para manipular com mais eficiência os seus hospedeiros microbianos. Essas proteínas incluem todas aquelas que estão envolvidas na produção robossómica de proteínas e, no sistema imunológico bacteriano CRISPR, como se os fagos fossem um híbrido entre micróbios vivos e máquinas virais.

Os Investigadores da UC Berkeley e alguns dos seus mais prestigiados colaboradores descobriram então esses enormes fagos, vasculhando um grande banco de dados de ADN/DNA que eles geraram em quase 30 ambientes diferentes da Terra; ambientes esses que vão desde o intestino de bebés prematuros e mulheres grávidas (em estado gestacional portanto), até à observação de uma fonte termal tibetana (localizada no Tibete), um bio-reactor sul-africano, quartos de hospital, oceanos, lagos e mesmo um subterrâneo profundo.

No total, os investigadores acabaram por identificar o número de 351 diferentes fagos enormes, todos eles com genomas quatro vezes (ou mais) maiores que os genomas médios de vírus que atacam bactérias unicelulares. Entre eles situa-se o maior bacteriófago descoberto até hoje: o seu genoma, com 735.000 pares de bases, é quase 15 vezes maior que o fago médio. «Este agora Maior Genoma de Fago conhecido é muito maior que o genoma de muitas bactérias», esclarecem-nos os cientistas.

Jill Banfield, professora de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Berkeley, na UC Berkeley especifica:"Estamos a explorar os microbiomas da Terra e, às vezes, surgem coisas inesperadas. Esses vírus de bactérias fazem parte da Biologia, de entidades replicantes, das quais sabemos muito pouco."

Banfield, que se assume também como investigadora e professora nas áreas de Ciência Ambiental, Política e Gestão, é ainda autora-sénior de um artigo sobre as descobertas que aparecem projectadas e, divulgadas, num artigo da revista Nature em 12 de Fevereiro de 2020. Daí que contemple com maior exactidão:

"Esses enormes fagos preenchem a lacuna entre Bacteriófagos não-vivos, por um lado, e bactérias e Archaea (arqueas ou arqueias) por outro. Definitivamente, parece haver estratégias bem-sucedidas de uma existência híbrida entre o que pensamos serem vírus tradicionais e organismos vivos tradicionais."

No mais puro esclarecimento científico é-nos dado a conhecer mais pormenores. Reconhecem então, e de forma irónica, aferem, que dentro do ADN ou DNA que esses enormes fagos arrastam, este faça parte do sistema CRISPR que as bactérias usam para combaterem os vírus. Referem ser provável que «Uma vez que esses fagos injectam o seu DNA nas bactérias, o sistema viral CRISPR tende a aumentar o sistema CRISPR das bactérias hospedeiras, provavelmente - e principalmente - para atingir outros vírus».

"É fascinante como esses fagos reaproveitaram esse sistema que consideramos Bacteriano ou Archaeal para usar em benefício próprio contra a concorrência, para alimentar a guerra entre esses vírus."

         (Afirmação do estudante de graduação Basem Al-Shayeb da UC Berkeley, que em parceria com o investigador-associado Rohan Sachdeva, se autenticam como os primeiros co-autores do estudo publicado na revista científica Nature)


A nova proteína Cas-phi (pi, fi, ou a vigésima letra do alfabeto grego correspondente, no que tem sido tradicionalmente usada para denotar bacteriófagos). De acordo com Jennifer Doudna da UC Berkeley e a sua colega europeia Emmanuelle Charpentier, um desses enormes fagos também é capaz de fazer uma proteína análoga à proteína Cas9, fazendo parte da já revolucionária ferramenta conhecida como CRISPR- Cas9.

Novas Ferramentas
Segundo regista um reputado afiliado à UC Berkeley que muito contribuiu para esta investigação, o cientista Rohan Sachdeva:

"Nesses fagos enormes há muito potencial para encontrar novas ferramentas para a engenharia do genoma. Muitos dos genes que encontramos são desconhecidos; eles não têm uma função putativa e podem ser uma fonte de novas proteínas para futuras aplicações industriais, médicas ou agrícolas."

Os Especialistas afirmam veementemente que «Além de fornecer novas informações sobre a guerra constante entre Fagos e Bactérias, as novas descobertas também têm implicações em face às doenças ou patologias humanas».

Sabe-se que, em geral, os vírus carregam genes entre as células, incluindo genes que conferem resistência aos antibióticos. E como os fagos ocorrem onde quer que as Bactérias e a Archaea ou as arqueas vivam - incluindo o microbioma intestinal humano - eles podem transportar genes prejudiciais para as bactérias que colonizam os seres humanos.

"Algumas doenças são causadas indirectamente por fagos, porque os fagos movem-se  em genes envolvidos na patogénese e na resistência a antibióticos. E quanto maior o genoma, maior a capacidade que você tem de se movimentar por esse tipo de genes, e maior a probabilidade de você conseguir entregar genes indesejáveis às bactérias nos microbiomas humanos.""

 (A afirmação de Jill Banfield que também é directora de pesquisa microbiana no Instituto de Genómica Inovador (IGI - Innovative Genomics Institute), além de investigadora da CZ Biohub)


Sequenciamento dos biomas da Terra. E o que a revista Nature nos traduziu e, aprofundou, sobre um novo artigo de grande referência baseado numa investigação realizada por Jill Banfield que colocaria em relevo esses enormes fagos. Assim como o resultado edificado sob todas as sequências metagenómicas que a autora do estudo acumulou, além dos novos metagenomas fornecidos por colaboradores inerentes a esta mesma investigação/pesquisa com grande enfoque por todo o globo terrestre.

Sequenciamento dos biomas da Terra
Por mais de 15 anos, Banfield explorou a diversidade de bactérias «Archaea» - que, segundo a própria, são primos fascinantes de bactérias e fagos em diferentes ambientes do planeta.

Banfielf executou na perfeição tudo isso sequenciando por sua vez todo o DNA numa amostra; e, em seguida, juntou os fragmentos para montar os genomas de rascunho ou, nalguns casos, genomas totalmente curados de micróbios nunca antes vistos.

Neste processo, a cientista descobriu que muitos destes novos micróbios possuem genomas extremamente pequenos, aparentemente insuficientes para sustentar uma vida independente. Em vez disso, eles parecem depender de outras bactérias e arqueas (ou arqueias) para sobreviver.

Há aproximadamente um ano que Banfield nos relatou que alguns dos maiores fagos - um grupo que a cientista apelidou de «Fagos de Lak» -  podem ser encontrados nas nossas entranhas e em tecido bocal, onde se alimentam de microbiomas intestinais e salivares.

Tanto nas sequências metagenómicas que Banfield acumulou como nos novos metagenomas fornecidos (material genético recuperado directamente a partir de amostras ambientais) que os seus colaboradores lhe providenciaram a prova foi concludente.

De registar que os Metagenomas provieram  de Babuínos, Suínos (porcos), Alces do Alaska, amostras de solo, oceanos, rios, lagos e águas subterrâneas - incluída que foi a nação do Bangladesh na recolha de amostras de água deste país que posteriormente apresentaram níveis elevados de arsénio; água esta que a população ingere certamente sem saber dos riscos.

A equipe identificou assim 351 genomas de fagos com mais de 200 kilobases de comprimento - quatro vezes o comprimento médio do Genoma de Fagos de 50 kilobytes (kb). Eles foram capazes de estabelecer o comprimento exacto de 175 genomas de fagos; os outros podem ser efectivamente muito maiores que 200 kb. Um dos genomas completos, com 735.000 pares de bases é agora o Maior Genoma de Fago conhecido!

Enquanto a maioria dos genes desses enormes fagos codifica proteínas desconhecidas, os investigadores tiveram a capacidade também de identificar os genes que codificam as proteínas críticas para o mecanismo chamado de «Ribossomo» - que traduz o ARN/RNA mensageiro em proteína.

Tais genes geralmente não são encontrados em vírus, apenas em bactérias ou arqueias (arqueobactérias, organismos procariontes pertencentes ao domínio Archaea).

Os Investigadores descobriram então muitos genes para a transferência de RNAs, que transportam Aminoácidos para o Ribossomo para serem incorporados em novas proteínas; genes para proteínas que carregam  e regulam tNRAs; genes para proteínas que activam  a tradução e até partes do próprio Ribossomo.

"Normalmente, o que separa a vida da não-vida é ter ribossomos e a capacidade de traduzir; essa é uma das principais características que separam vírus e bactérias, não-vida e vida. Alguns fagos grandes têm muito desse mecanismo de tradução, pelo que eles acabam confundindo um pouco a linha " (A afirmação do cientista Rohan Sachdeva que colabora no Banfield Laboratory da UC Berkeley)

Segundo o que os especialistas nos afirmam, os Enormes Fagos provavelmente usam esses genes para redimensionar os ribossomos, para desse modo fazerem mais cópias de suas próprias proteínas às custas das proteínas bacterianas.

Alguns Fagos Enormes também têm Códigos Genéticos Alternativos, os trigémios de ácido nucleico que codificam um aminoácido específico, que por sua vez podem eventualmente confundir o Ribossomo Bacteriano que descodifica o ARN (RNA).

Além disso, Alguns dos Fagos Enormes recém-descobertos carregam genes para as variantes das proteínas Cas encontradas numa variedade de sistemas bacterianos CRISPR, como as famílias Cas9, Cas12, CasX e CasY. Casphi (ou a letra do alfabeto grego que determina este Cas) é uma variante da família Cas12.

Alguns dos Enormes Fagos também têm  matrizes CRISPR, que são áreas do genoma bacteriano onde fragmentos do DNA viral são armazenados para referência futura, permitindo assim que as bactérias reconheçam os fagos retornados, e mobilizem as suas proteínas Cas para direccioná-las e cortá-las.

"A conclusão de alto nível é que Fagos com Grandes Genomas são bastante proeminentes nos ecossistemas da Terra; não são uma peculiaridade de um ecossistema", afere Banfield. Mas prossegue: "E Fagos que têm Grandes Genomas estão relacionados, o que significa que essas são linhagens estabelecidas com uma longa história de percurso do grande tamanho de genoma. Ter Genomas Grandes é uma estratégia bem-sucedida para a existência, numa estratégia sobre a qual sabemos ainda muito pouco."

Sem mais assunto que o texto já vai longo, apraz-me somente elucidar de que todas estas novas descobertas do impressionante mundo biotecnológico que hoje se vive, se outorgam de todas as comemorações (depois de verificadas e autenticadas todas as devidas conclusões) se, alertadas e experienciadas a favor da Humanidade e de toda a existente vida no planeta.

Tanto nos ecossistemas da Terra como no que é gerido anatómica e morfologicamente pelo ser humano em poder antropológico, estas descobertas vêm-nos dizer que novos mundos (de grandes ou pequenos fagos) estão aí para nos revelarem de como são constituídos e que propósito têm nesses muitos mundos que os movem.

Como híbridos ou algo que ainda os não definiu completamente, eles existem e fazem-nos acreditar que tudo tem um objectivo, um senso inteligível que produz vida e no-la tira. Cabe agora aos cientistas esse aperfeiçoamento e esse conhecimento, abrindo assim portas para muitos outros novos mundos, sejam ou não de magos ou mega fagos manipuladores, versus exterminadores, de toda uma averbação microbiológica planetária.