Ostras e micróbios: a parceria silenciosa na formação da concha, segundo Harvard

Ostras ficam imóveis no fundo do mar, onde filtram a água e constroem conchas espessas que funcionam como escudo contra predadores e contra condições ambientais severas.

Essas conchas não são meras “capas” rígidas. Trata-se de estruturas montadas com cuidado, compostas em grande parte por carbonato de cálcio - um mineral que a ostra precisa produzir e repor o tempo todo. Para conseguir isso, o animal controla a própria química interna com uma precisão notável.

Um estudo recente da Universidade Harvard indica que as ostras talvez não façam esse trabalho sozinhas. Os cientistas encontraram indícios de que micróbios minúsculos, vivendo dentro do animal, podem ajudar a criar o cenário químico necessário para a formação da concha.

A descoberta sugere uma colaboração discreta que pode contribuir para a sobrevivência das ostras em oceanos que estão ficando mais ácidos.

A química por trás da concha das ostras

Ostras habitam águas costeiras, onde tudo muda o tempo inteiro. As marés alteram o ambiente, a temperatura sobe e desce, e a acidez pode variar ao longo do dia. Ainda assim, elas conseguem manter estável a química dentro do corpo.

Essa estabilidade é crucial porque a construção da concha depende dela. O carbonato de cálcio só se forma sob condições químicas adequadas. Se o interior da ostra fica mais ácido do que deveria, o crescimento da concha se torna mais difícil e passa a exigir mais energia.

Os pesquisadores já sabiam que as ostras conseguem ajustar o pH interno para manter o equilíbrio. Elas dispõem das ferramentas genéticas necessárias para sustentar essa regulação mesmo quando a água do mar ao redor se torna mais ácida.

Um olhar mais atento para os micróbios das ostras

Andrea Unzueta Martinez é pesquisadora de pós-doutorado no Girguis Lab de Ecofisiologia, Biogeoquímica e Engenharia, na Universidade Harvard.

Depois de estudar ostras durante o doutorado, Unzueta Martinez passou a investigar uma questão diferente: as ostras abrigam comunidades de micróbios, mas qual é a função desses microrganismos?

“Eu queria começar a observar o que os micróbios estavam fazendo pelo animal hospedeiro em termos de regulação da química”, afirmou.

O foco dela foi uma pequena bolsa de fluido situada entre o corpo mole da ostra e a concha. Esse espaço fica isolado da água do mar externa.

“Esse fluido fica totalmente fechado em relação ao ambiente, então não tem como um micróbio aleatório da água do mar simplesmente flutuar e entrar ali”, disse. “Não temos ideia de como esses micróbios foram parar ali em primeiro lugar.”

Um parceiro microbiano escondido

Para analisar os micróbios presentes nesse compartimento vedado, Unzueta Martinez desenvolveu um sistema de coleta pequeno, que funcionava de maneira semelhante a um cateter.

O aparelho criava uma porta estanque, permitindo retirar amostras do fluido sem expor a bolsa à água do mar. Em seguida, ela examinou tanto o organismo quanto os micróbios que viviam naquele fluido.

Os resultados trouxeram uma surpresa: genes da ostra e dos micróbios eram ativados ao mesmo tempo.

Mais impressionante ainda, os micróbios acionavam genes associados à formação de carbonato de cálcio.

“Os micróbios estavam expressando genes que se sabe que ajudam a precipitar carbonato de cálcio”, explicou. “E carbonato de cálcio é o material de que a concha é feita.”

A partir daí, surgiu uma pergunta inevitável: esses micróbios estariam ajudando a ostra a construir a própria concha?

Sinais entre o hospedeiro e os micróbios

O estudo também identificou outro padrão relevante. Quando os micróbios entravam em atividade, a ostra começava a expressar genes ligados ao seu sistema neuroimune.

Em geral, esse sistema reconhece invasores externos, como bactérias. Porém, em alguns animais, ele também pode servir para administrar micróbios benéficos por meio de sinais químicos.

Unzueta Martinez disse ter achado a interação, ao mesmo tempo, intrigante e empolgante.

“O que está acontecendo? Eles estão se coordenando? O hospedeiro consegue se comunicar de alguma forma com seu microbioma via sistema neuroimune para coordenar a regulação da química?”

“Isso levanta mais perguntas do que respostas”, comentou.

Um padrão mais amplo na natureza

A pesquisa foi conduzida no laboratório de Peter R. Girguis, professor de Biologia Organísmica e Evolutiva e codiretor da Harvard Microbial Sciences Initiative.

Segundo Girguis, os achados se encaixam em um conjunto crescente de evidências de que, com frequência, animais dependem de micróbios para tocar processos biológicos básicos.

“Muitas vezes pensamos que os animais fazem todo o trabalho pesado por conta própria, e às vezes isso pode ser verdade”, afirmou. “Mas, na maioria das vezes, quando olhamos para algum lugar, encontramos micróbios desempenhando algum papel em um processo do animal.”

“É um lembrete de que todos nós, como animais, vivemos neste mundo microbiano.”

Essa ajuda também pode significar economia de energia para as ostras. Em vez de arcar sozinhas com todo o esforço químico necessário para formar conchas, elas podem dividir parte dessa tarefa com micróbios que vivem protegidos dentro do corpo.

Por que isso importa em um oceano em transformação

As águas oceânicas estão ficando gradualmente mais ácidas conforme aumentam os níveis de dióxido de carbono. Essa mudança dificulta a produção de carbonato de cálcio por animais que constroem conchas, como ostras, amêijoas e mexilhões.

“À medida que o pH do oceano fica mais baixo, isso custa mais energia para um animal”, explicou Girguis.

Se os micróbios ajudarem a manter o ambiente químico correto para o crescimento da concha, essa parceria pode ter impacto real. Os microrganismos ganham um local seguro para viver, enquanto a ostra recebe suporte químico.

“Mas se isso puder ser compartilhado nem que seja um pouquinho por micróbios que estão ajudando a tornar as condições favoráveis ao crescimento da concha e os micróbios se beneficiam por ter um lugar para viver onde não são predados, então isso é o começo de uma relação muito boa.”

Olhando para ambientes extremos

Unzueta Martinez pretende aprofundar o estudo desse tipo de relação em outros animais marinhos. Os próximos alvos incluem bivalves de águas profundas, como mexilhões do gênero Bathymodiolus e amêijoas do gênero Calyptogena.

Esses animais vivem perto de fontes hidrotermais - entre os ambientes mais hostis da Terra. Mesmo sob temperaturas e condições químicas extremas, eles prosperam.

“Esses animais estão prosperando e eles também têm microbiomas”, disse. “Essa é uma grande oportunidade de observar essa tríade do hospedeiro, do microbioma e da regulação da química ambiental em diferentes ambientes.”

Compreender como essas parcerias funcionam pode revelar novas pistas sobre como a vida marinha se mantém em condições difíceis.

Lições além das ostras

O estudo também se conecta a uma ideia mais ampla sobre a vida na Terra. Pessoas costumam associar micróbios a doenças, mas a maioria dos microrganismos que vivem dentro e ao redor dos animais traz benefícios.

“Mas a esmagadora maioria dos micróbios que desempenham algum papel na vida humana nos confere vantagens”, afirmou Girguis.

A ciência já sabe, por exemplo, que micróbios ajudam humanos a digerir alimentos e a manter a saúde intestinal. A pesquisa com ostras acrescenta mais um caso de como animais podem depender de parceiros microscópicos para lidar com uma química complexa.

“Se conseguirmos começar a destrinchar as maneiras pelas quais uma ostra simples, que tem uma linguagem imune muito mais simples, está ‘conversando’ com os micróbios, podemos entender melhor a resiliência das ostras”, disse Girguis.

Para ostras diante de um oceano cada vez mais ácido, esse diálogo silencioso com micróbios pode ser um dos motivos de elas resistirem.

O estudo completo foi publicado na revista Anais da Academia Nacional de Ciências.