Palavra de Sá

As poderosas bactérias encontradas em cavernas profundas que desafiam a medicina

Nas profundezas da Terra, 489 metros abaixo do deserto de Chihuahua, no sul do Estado americano do Novo México, fica a caverna Lechuguilla.

"Você pode ingressar por uma das entradas e percorrer 16 horas em uma única direção, até chegar ao final", segundo a professora de ciências geológicas Hazel Barton, da Universidade do Alabama, nos Estados Unidos.

"Por isso, você fica muito, muito, muito longe da entrada, isolado. Mais pessoas pisaram na Lua do que em algumas partes desta caverna."

Mas, apesar da escuridão, existe em Lechuguilla uma assombrosa diversidade de vida microbiana.

Como as bactérias passaram milhões de anos isoladas, elas oferecem uma janela única para o passado. E, mais do que isso, cada uma delas desenvolveu uma estratégia diferente para sobreviver.

Algumas delas extraem energia das rochas e da atmosfera. Outras são canibais e se alimentam de outras bactérias.

"Como na floresta tropical, observamos predadores que simplesmente saem correndo, capturam, atacam e matam outros micróbios", explica Barton.

"Mas também observamos micróbios que colaboram para obter nutrientes e energia de um sistema que, de outra forma, não geraria energia suficiente para sua sobrevivência."

As bactérias também têm um ás na manga ainda mais surpreendente. Elas são resistentes à maioria dos antibióticos, mesmo tendo ficado presas em uma caverna formada há seis milhões de anos e totalmente isolada dos seres humanos até 1986.

Esta resistência não é apenas um fenômeno natural extraordinário. Ela também ajuda os pesquisadores a encontrar substâncias capazes de resistir ao avanço da resistência antimicrobiana na medicina moderna.

Mas é preciso retroceder um pouco esta história.

Atualmente, o surgimento de bactérias resistentes aos antibióticos — frequentemente chamadas de "superbactérias" — constitui uma crise sanitária mundial cada vez maior.

Estas bactérias patogênicas causadoras de doenças desenvolveram resistência a diversos tipos de antibióticos, o que dificulta o tratamento das infecções.

Ficou determinado que a resistência aos antimicrobianos (RAM) foi diretamente responsável por 1,14 milhão de mortes em 2021. E se estima que a RAM causará 39 milhões de mortes entre 2025 e 2050.

Calcula-se ainda que milhões de crianças já morram anualmente devido a infecções resistentes a antibióticos.

A causa da crise da RAM costuma ser atribuída ao mau uso e ao consumo excessivo de antimicrobianos em seres humanos, animais e plantas. Mas esta é apenas uma parte da história.

<><> O fenômeno não é novo

Em 2006, o professor de Bioquímica e Estudos Biomédicos Gerard Wright, da Universidade McCaster de Ontário, no Canadá, descobriu bactérias que vivem no solo e estão repletas de genes de resistência a antibióticos.

Estes micróbios que moram no lodo apresentaram exatamente os mesmos genes de resistência que encontramos nas bactérias que causam doenças nos seres humanos.

"Não se tratava de bactérias patogênicas", explica Wright. "Elas não causavam doenças. Simplesmente estavam ali, sem gerar problemas."

Isso sugere que a resistência aos antimicrobianos não é um fenômeno novo e que, de fato, já estava integrada a muitas bactérias.

Esta descoberta foi respaldada pelo fato de que também foram encontradas bactérias resistentes em núcleos de gelo glacial extraídos da Antártida, além dos solos, mares e rochas do continente isolado.

Também foram descobertas bactérias resistentes aos antimicrobianos no permafrost antigo e na microbiota intestinal dos habitantes de uma tribo yanomami isolada da floresta amazônica.

Mas a descoberta de Wright isoladamente não foi suficiente para convencer a comunidade científica de que a resistência aos antimicrobianos havia surgido sem contato humano.

Afinal, o uso excessivo de antibióticos na agricultura é bem documentado. E as bactérias do solo poderiam ter entrado em contato com os antibióticos desta forma.

"Vivemos na era antropogênica, de forma que não há lugar no mundo onde não haja evidências da atividade humana, seja no topo do Everest ou no fundo da Fossa das Marianas", explica Wright.

Era necessário ter um ambiente prístino, isolado da atividade humana por milênios. É aqui que entra a caverna de Lechuguilla.

Ela se formou milhões de anos atrás, a partir da infiltração da água da chuva até grandes profundidades. A água se combinou com sulfeto de hidrogênio nas profundezas da Terra, gerando ácido sulfúrico.

O ácido subiu sob grande pressão, dissolvendo a pedra calcária durante sua passagem. Por fim, a água rica em ácido se chocou contra uma camada de arenito insolúvel.

"Esta camada de rocha faz com que nada possa entrar na caverna", explica Barton.

"As cavernas se formaram há milhões de anos e a água superficial leva cerca de 1 mil anos para chegar à região de onde estávamos tirando amostras. Além disso, era uma passagem recém-descoberta à qual, pelo que sabemos, nenhum ser humano havia tido acesso antes."

Em outras palavras, não há possibilidade de que os antibióticos tenham chegado às cavernas.

Barton estuda a vida microscópica em cavernas há mais de 20 anos. Ele é uma das poucas pessoas com acesso à caverna de Lechuguilla.

Por isso, em 2012, ela se uniu a Wright para investigar se aqueles micróbios também poderiam ser resistentes a antibióticos.

Barton desceu até a caverna de Lechuguilla para recolher amostras. São mais de 366 metros de profundidade e, para isso, foi necessário descer de rapel por diversas cordas. Mas o esforço valeu a pena.

"Como era de se esperar, descobrimos que todos os micróbios presentes eram resistentes a praticamente todos os antibióticos naturais empregados na prática clínica", afirma Barton.

Tudo isso faz sentido do ponto de vista da evolução.

<><> Milhões de anos de concorrência

"Os mecanismos e as vias que levam à resistência aos antibióticos não se formam rapidamente", segundo Barton.

"Se observarmos a estrutura de um antibiótico, vemos que se trata de uma molécula que, provavelmente, levou centenas de milhões, talvez bilhões de anos para se formar. Por isso, é provável que a resistência a estes antibióticos seja tão antiga quanto eles próprios."

Mas as bactérias continuavam sendo eliminadas por antibióticos sintéticos ou semissintéticos, já que elas nunca haviam sido expostas a eles.

Um micróbio, uma cepa bacteriana não patogênica denominada Paenibacillus sp. LC231, era resistente a 26 dos 40 antibióticos analisados — incluindo a daptomicina, uma substância relativamente nova e considerada último recurso contra bactérias resistentes a medicamentos, como Staphylococcus aureus resistente à meticilina (SARM).

Os pesquisadores sequenciaram o genoma completo de Paenibacillus sp. LC231 e descobriram que muitos dos genes de resistência eram idênticos aos encontrados em bactérias resistentes a antibióticos conhecidas. Mas a equipe também identificou cinco genes de resistência que nunca haviam sido detectados antes.

Curiosamente, uma espécie relacionada ao Paenibacillus antigo e isolado (uma espécie formadora de esporos amplamente distribuída na superfície) também possui os mesmos mecanismos de resistência. Isso significa que a resistência aos antibióticos evoluiu antes que as bactérias ficassem capturadas na caverna, não depois.

"A principal conclusão para nós, e a razão por que tentávamos fazer este estudo, é demonstrar que a resistência a antibióticos faz parte da história natural dos micro-organismos do planeta", explica Wright.

"A maioria dos antibióticos provém de bactérias e fungos. Por isso, eles continuam produzindo e competindo entre si por centenas de milhões, talvez bilhões de anos."

Segundo Wright, durante a maior parte da história da Terra, a resistência aos antibióticos se limitou a cepas bacterianas não patogênicas, ou seja, que não causam doenças.

Mas o uso generalizado de antibióticos pelo ser humano, para o tratamento de infecções, exerceu forte pressão seletiva, que impulsionou os micróbios patogênicos a também adotar essas defesas.

Como as bactérias podem transmitir genes rapidamente entre si, a resistência antimicrobiana se propagou com rapidez. Mas é possível que algo no ambiente hostil das cavernas tenha incentivado as bactérias a conservar e aperfeiçoar suas defesas.

Como os nutrientes e os recursos são muito escassos, as bactérias precisam competir entre si para sobreviver, segundo Barton. E é provável que esta situação gere uma guerra microbiana.

"Se houver redução da quantidade de recursos disponíveis para uma comunidade, ela se tornará muito mais agressiva e haverá uma luta interna muito maior entre os micróbios", explica Barton.

Como era de se esperar, os biólogos encontraram nas cavernas micróbios que liberam antibióticos de forma descontrolada. Uma amostra produziu 38 compostos antimicrobianos diferentes, com três estruturas antibióticas inovadoras.

<><> A utilidade da descoberta

A questão é: podemos usar este novo conhecimento como auxílio na luta contra a resistência aos antimicrobianos?

É possível que a descoberta do valioso arsenal secreto das bactérias ajude os cientistas a desenvolver novos tratamentos.

Tradicionalmente, os cientistas descobriram novos antibióticos explorando a natureza, retirando amostras de água e do solo e tratando minuciosamente de purificar e extrair os compostos que podem ser benéficos.

Em 2025, Wright e seus colegas descobriram uma nova e promissora classe de antibióticos no solo.

Encontrar bactérias em áreas isoladas e inexploradas poderá ser útil, já que é possível que os micróbios das cavernas produzam antibióticos ancestrais contra os quais as bactérias da superfície tenham se esquecido de como se defender, ou que nunca tenham nem mesmo encontrado.

A microbióloga Naowarat (Ann) Cheeptham, da Universidade Thompson Rivers, no Canadá, se propõe a fazer exatamente isso.

Durante a última década, sua equipe explorou cavernas, retirou amostras de solo e cultivou as bactérias resultantes em placas de Petri. E, posteriormente, eles testaram estas bactérias contra superbactérias conhecidas, para determinar se os micróbios das cavernas poderiam eliminá-las.

Cheeptham já analisou mais de 2 mil bactérias e identificou muitos organismos promissores.

Sua equipe encontrou, por exemplo, duas espécies de bactérias na caverna Cortina de Ferro, no Canadá, capazes de eliminar cepas multirresistentes de Escherichia coli.

Ela também descobriu cinco micróbios produtores de antibióticos eficazes contra SARM na caverna do Coelho Branco, que fica na cordilheira de Monashee, na província canadense da Colúmbia Britânica.

Mas a falta de financiamento para a pesquisa de novos antibióticos levou Ann Cheeptham a interromper sua busca de substâncias farmacêuticas, pelo menos por enquanto.

"Encontramos possíveis compostos, mas será necessário muito tempo e investimento financeiro para chegarmos a um ponto em que as companhias farmacêuticas passem a colaborar conosco", explica ela.

"Os candidatos promissores permanecem na geladeira, de forma que retomaremos quando tivermos fundos."

Alternativamente, os micróbios das cavernas poderiam ajudar na luta contra a resistência aos antimicrobianos, permitindo aos cientistas prever quando as bactérias poderão desenvolver resistência a uma nova classe de antibióticos.

"Primeiramente, é preciso saber quais são os mecanismos de resistência já existentes", segundo Gerard Wright.

"Se eu descobrir amanhã um antibiótico e quiser levá-lo para a clínica, seria uma boa ideia compreender quais são suas limitações e quais são suas vulnerabilidades frente ao que já existe, pois, assim, estaremos mais preparados para o surgimento da resistência, não se, mas quando ela ocorrer."

Os mecanismos de resistência comuns incluem bombas simples, que expulsam o antibiótico da bactéria. Outros incluem enzimas muito mais complexas, que modificam ou degradam os antibióticos de alguma forma.

Saber como uma bactéria destrói o antibiótico poderá ajudar os cientistas a projetar novos produtos farmacêuticos para superar suas defesas.

A penicilina sozinha, por exemplo, perde frequentemente sua eficácia porque muitas bactérias possuem uma enzima que se une ao antibiótico e o desativa. Mas, se acrescentarmos um composto chamado ácido clavulânico, esta molécula se une à enzima e a inibe.

Por isso, ao acrescentar o ácido clavulânico à penicilina, o mecanismo de resistência é neutralizado e a penicilina volta a ser eficaz.

Espera-se que a identificação de processos similares nas bactérias das cavernas possa oferecer grandes vantagens aos pesquisadores.

"Se descobrirmos qual mecanismo um micro-organismo pode usar para derrotar um antibiótico, poderemos encontrar a forma de combatê-lo antes que ele chegue à clínica", conclui Hazel Barton.

 

Fonte: BBC Future