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A superestrela do mundo bacteriano: como a E. coli se tornou o melhor modelo para pesquisa científica?
No mundo da microbiologia, existe um nome que é frequentemente mencionado: Escherichia coli, frequentemente referida como E. coli. Embora esta bactéria seja frequentemente associada a intoxicações alimentares e doenças intestinais na vida diária, é na verdade um importante organismo modelo para a investigação científica. A ampla distribuição, o rápido crescimento e a diversidade da E. coli tornam-na ideal para pesquisas biotecnológicas e microbiológicas.
Escherichia coli é o organismo modelo procariótico mais extensivamente estudado no mundo bacteriano.
Esta bactéria ocorre naturalmente nos intestinos de animais de sangue quente, e a maioria das suas cepas são inofensivas ou mesmo benéficas para os humanos. Eles representam aproximadamente 0,1% da composição microbiana do intestino e auxiliam o hospedeiro na síntese da vitamina K2 e na prevenção da colonização de bactérias patogênicas nocivas. Por causa disso, formou-se uma relação biológica recíproca entre a E. coli e o corpo humano, alcançando uma simbiose de benefício mútuo.
No entanto, nem todas as cepas de E. coli são amigáveis. Algumas cepas patogênicas (como EPEC e ETEC) podem causar intoxicações alimentares graves e sua principal via de transmissão é a transmissão fecal-oral. A presença dessas bactérias patogênicas também faz da E. coli um dos organismos indicadores para detecção de poluição fecal em amostras ambientais. Nos últimos anos, os cientistas estudaram intensamente o ambiente resistente E. coli, que pode sobreviver durante dias fora do hospedeiro.
A E. coli é fácil e barata de cultivar em laboratório, e a bactéria tornou-se uma pedra angular da biologia molecular e da pesquisa em engenharia genética desde a década de 1980. A taxa de proliferação de E. coli pode ser tão rápida quanto uma vez a cada 20 minutos sob condições favoráveis, o que permite aos pesquisadores obter amostras suficientes para vários experimentos em um curto período de tempo.
O genoma da E. coli apresenta uma diversidade significativa em comparação com outras bactérias.
Em termos de biologia e bioquímica, a E. coli exibe diversas capacidades metabólicas, sendo capaz de sobreviver em diferentes substratos e utilizar fermentação ácida mista para aquisição de energia. Tais características não apenas tornam a E. coli um modelo bacteriano flexível, mas também fornecem informações ricas para o estudo de sua regulação genética e vias metabólicas.
Existe também um fenómeno denominado “inibição metabólica” na E. coli, que faz com que a bactéria prefira o açúcar de crescimento mais rápido quando confrontada com múltiplas fontes de açúcar, utilizando assim de forma eficiente recursos metabólicos limitados. Além disso, o ciclo celular da E. coli é dividido em três estágios, e sua taxa de proliferação aumentará significativamente quando os nutrientes forem suficientes.
Através de processos como a transferência horizontal de genes e a co-transdução bacteriana, a E. coli demonstrou a sua adaptabilidade genética, o que não só lhe permite sobreviver em ambientes em mudança, mas também promove a formação de novas estirpes de agentes patogénicos. A pesquisa mostra que a maioria das E. coli patogênicas aparece através da transferência de genes.
A diversidade e a inovação da E. coli fazem dela um centro para pesquisas sobre fungos e bactérias.
Com o rápido progresso da genómica, a sequência completa do genoma da E. coli foi descodificada pela primeira vez em 1997, marcando o importante estatuto desta bactéria na investigação científica. Nos anos seguintes, foram analisados os genomas de centenas de diferentes estirpes de E. coli e os investigadores descobriram que a plasticidade e a diversidade dos seus genomas apresentavam grande valor científico.
Em resumo, a E. coli, como modelo para a investigação em microbiologia e biotecnologia, não só aprofunda a nossa compreensão da biologia microbiana, mas também abre muitas novas direcções para a engenharia genética e aplicações biomédicas. No entanto, a utilização desta bactéria também nos leva a pensar: Como podemos utilizar melhor as propriedades da E. coli para resolver problemas globais de saúde e ambientais em futuras investigações científicas?
