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Biofilmes misteriosos: como eles sobrevivem em ambientes extremos?
Biofilmes, uma comunidade fascinante de microrganismos, são onipresentes em ambientes naturais, industriais e hospitalares. Esses microrganismos não são apenas células isoladas flutuando na água; eles existem como "cidades" em miniatura que estão conectadas umas às outras, presas a certas superfícies e envoltas em uma matriz extracelular pegajosa. Essa matriz é fundamental para a sobrevivência colaborativa da maioria dos microrganismos e os ajuda a se adaptar a ambientes hostis.
Biofilmes são compostos de polímeros extracelulares (EPSs) secretados pelos próprios microrganismos, que incluem componentes como açúcares, proteínas, lipídios e DNA.
A formação e evolução do biofilme
A origem do biofilme pode ser rastreada até 3,3 bilhões de anos atrás, quando o ambiente da Terra era extremamente severo. Essa estrutura não só ajuda os procariontes a sobreviver, mas também promove interações complexas entre as células. Inicialmente, esses microrganismos dependem de forças fracas de van der Waals e hidrofobicidade para aderir uns aos outros em uma superfície e, então, desenvolvem estruturas de fixação mais fortes, como pili ou filamentos de fixação especializados.
O processo de formação do biofilme pode ser dividido em vários estágios principais. O primeiro passo é que os microrganismos que nadam livremente se fixem a uma superfície e, com o tempo, eles crescem rapidamente por meio da divisão celular e da adição de novos membros.
Esses micróbios se comunicam entre si principalmente por meio do "quorum sensing", que lhes permite coordenar seu comportamento e se reproduzir juntos.
Propriedades e adaptabilidade de biofilmes
Dentro de um biofilme, as características fisiológicas dos microrganismos são completamente diferentes daquelas das células em estado planctônico. Estudos mostram que a resistência dos microrganismos em biofilmes ao mundo exterior e sua capacidade de resistir a antibióticos podem aumentar em até 5.000 vezes. Essa poderosa adaptabilidade ocorre porque a matriz extracelular pode proteger efetivamente os microrganismos dentro da membrana de fatores externos prejudiciais.
Ao mesmo tempo, os biofilmes estão em constante evolução para lidar com intensos desafios ambientais. O compartilhamento eficaz de alimentos, a intervenção do sistema imunológico e diversas estruturas comunitárias microscópicas permitem que esses microrganismos exibam incríveis habilidades de sobrevivência.
Em alguns casos, os microrganismos dentro de biofilmes podem desenvolver resistência a patógenos mais rapidamente, tornando-os mais robustos em ambientes extremos.
Biofilmes em ambientes extremos
A adaptabilidade dos biofilmes permite que eles sobrevivam em uma variedade de ambientes extremos, como altas temperaturas, salinidade ou águas com valores extremos de pH. Nesses ambientes, os biofilmes não apenas podem existir de forma estável, mas também continuar os processos metabólicos e mostrar forte tolerância a mudanças no ambiente circundante.
Por exemplo, algumas arqueias podem crescer em águas subterrâneas sem oxigênio, e as "fibras" em suas estruturas (como hami) são importantes para sua fixação e interação.
Dispersão e reutilização de biofilme
O processo de dispersão é crucial para o ciclo de vida dos biofilmes, permitindo que as células se separem do biofilme original e encontrem um novo espaço de vida. Cientistas descobriram que certas enzimas, como as desoxirribonucleases, podem degradar efetivamente a matriz extracelular de biofilmes e promover a dispersão de células, o que ajuda na formação e implantação de novos biofilmes.
Micróbios em processo de dispersão exibirão características diferentes, como ativar seletivamente genes correspondentes para melhorar suas chances de sobrevivência em termos de resposta ao sistema imunológico e infecção.
Conclusão
O biofilme não é apenas um agregado de alguns microrganismos, mas também um ecossistema com funções complexas e interdependência. Sua diversidade e adaptabilidade desafiam constantemente nossa compreensão das formas de vida, levando-nos a pensar sobre quais atitudes e métodos devemos adotar na pesquisa científica, melhor utilização e solução de problemas relacionados ao enfrentamento desses microrganismos.
