O que são bactérias e o que elas fazem?

As bactérias são organismos microscópicos unicelulares que existem aos milhões, em todos os ambientes, tanto dentro como fora de outros organismos.

Algumas bactérias são prejudiciais, mas a maioria tem uma função útil. Eles suportam muitas formas de vida, tanto vegetais como animais, e são usados ​​em processos industriais e medicinais.

Acredita-se que as bactérias tenham sido os primeiros organismos a aparecer na Terra, cerca de 4 bilhões de anos atrás. Os fósseis mais antigos conhecidos são de organismos semelhantes a bactérias.

As bactérias podem usar a maioria dos compostos orgânicos e alguns inorgânicos como alimento, e algumas podem sobreviver a condições extremas.

Um interesse crescente na função do microbioma intestinal está lançando uma nova luz sobre os papéis que as bactérias desempenham na saúde humana.

O que são bactérias?

As bactérias são organismos unicelulares.

As bactérias são organismos unicelulares que não são plantas nem animais.

Eles geralmente medem alguns micrômetros de comprimento e existem juntos em comunidades de milhões.

Um grama de solo normalmente contém cerca de 40 milhões de células bacterianas. Um mililitro de água doce geralmente contém cerca de um milhão de células bacterianas.

Estima-se que a terra contenha pelo menos 5 milhões de bactérias, e acredita-se que grande parte da biomassa terrestre seja composta por bactérias.

Tipos

Existem muitos tipos diferentes de bactérias. Uma forma de classificá-los é pela forma. Existem três formas básicas.

• Esférico: bactérias em forma de bola são chamadas de cocos, e uma única bactéria é um coco. Os exemplos incluem o grupo estreptococo, responsável pela "infecção estreptocócica".
• Em forma de bastão: são conhecidos como bacilos (bacilo singular). Algumas bactérias em forma de bastão são curvas. Estes são conhecidos como vibrio. Exemplos de bactérias em forma de bastonete incluem Bacillus anthracis (B. anthracis) ou antraz.
• Espiral: são conhecidos como espirila (espirilo singular). Se sua bobina for muito apertada, eles são conhecidos como espiroquetas. A leptospirose, a doença de Lyme e a sífilis são causadas por bactérias dessa forma.

Existem muitas variações dentro de cada grupo de formas.

Estrutura

As células bacterianas são diferentes das células vegetais e animais. As bactérias são procariontes, o que significa que não têm núcleo.

Uma célula bacteriana inclui:

• Cápsula: Uma camada encontrada na parte externa da parede celular em algumas bactérias.
• Parede celular: uma camada feita de um polímero denominado peptidoglicano. A parede celular dá forma à bactéria. Ele está localizado fora da membrana plasmática. A parede celular é mais espessa em algumas bactérias, chamadas bactérias Gram-positivas.
• Membrana plasmática: encontrada dentro da parede celular, gera energia e transporta produtos químicos. A membrana é permeável, o que significa que as substâncias podem passar por ela.
• Citoplasma: substância gelatinosa dentro da membrana plasmática que contém material genético e ribossomos.
• DNA: contém todas as instruções genéticas usadas no desenvolvimento e função da bactéria. Ele está localizado dentro do citoplasma.
• Ribossomos: é onde as proteínas são feitas ou sintetizadas. Os ribossomos são partículas complexas constituídas por grânulos ricos em RNA.
• Flagelo: é usado para movimento, para impulsionar alguns tipos de bactérias. Existem algumas bactérias que podem ter mais de uma.
• Pili: Esses apêndices parecidos com cabelos do lado de fora da célula permitem que ela adira a superfícies e transfira material genético para outras células. Isso pode contribuir para a propagação de doenças em humanos.

Alimentando

As bactérias se alimentam de maneiras diferentes.

Bactérias heterotróficas, ou heterotróficas, obtêm sua energia através do consumo de carbono orgânico. A maioria absorve matéria orgânica morta, como carne em decomposição. Algumas dessas bactérias parasitas matam seu hospedeiro, enquanto outras os ajudam.

Bactérias autotróficas (ou apenas autotróficas) produzem sua própria comida, seja por meio de:

• fotossíntese, usando luz solar, água e dióxido de carbono, ou
• quimiossíntese, usando dióxido de carbono, água e produtos químicos como amônia, nitrogênio, enxofre e outros

As bactérias que usam fotossíntese são chamadas de fotoautotróficos. Alguns tipos, por exemplo cianobactérias, produzem oxigênio. Eles provavelmente desempenharam um papel vital na criação de oxigênio na atmosfera terrestre. Outros, como as heliobactérias, não produzem oxigênio.

Aqueles que usam quimiossíntese são conhecidos como quimioautotróficos. Essas bactérias são comumente encontradas nas fontes oceânicas e nas raízes de legumes, como alfafa, trevo, ervilhas, feijões, lentilhas e amendoim.

Onde é que eles vivem?

As bactérias podem prosperar mesmo em ambientes extremos, como geleiras.

As bactérias podem ser encontradas no solo, água, plantas, animais, resíduos radioativos, nas profundezas da crosta terrestre, gelo ártico e geleiras e fontes termais. Existem bactérias na estratosfera, entre 6 e 30 milhas acima na atmosfera, e nas profundezas do oceano, até 32.800 pés ou 10.000 metros de profundidade.

Aeróbios, ou bactérias aeróbicas, só podem crescer onde há oxigênio. Alguns tipos podem causar problemas para o ambiente humano, como corrosão, incrustação, problemas com a clareza da água e cheiros ruins.

Os anaeróbios, ou bactérias anaeróbias, só podem crescer onde não há oxigênio. Em humanos, isso ocorre principalmente no trato gastrointestinal. Eles também podem causar gases, gangrena, tétano, botulismo e a maioria das infecções dentárias.

Os anaeróbios facultativos, ou bactérias anaeróbias facultativas, podem viver com ou sem oxigênio, mas preferem ambientes onde haja oxigênio. Eles são encontrados principalmente no solo, água, vegetação e alguma flora normal de humanos e animais. Exemplos incluem Salmonella.

Os mesófilos, ou bactérias mesófilas, são as bactérias responsáveis ​​pela maioria das infecções humanas. Eles prosperam em temperaturas moderadas, em torno de 37 ° C. Esta é a temperatura do corpo humano.

Exemplos incluem Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, e Clostridium kluyveri.

A flora intestinal humana, ou microbioma intestinal, contém bactérias mesofílicas benéficas, como dietéticas Lactobacillus acidophilus.

Extremófilos, ou bactérias extremofílicas, podem resistir a condições consideradas muito extremas para a maioria das formas de vida.

Os termófilos podem viver em altas temperaturas, de até 75 a 80 ° C, e os hipertermófilos podem sobreviver em temperaturas de até 113 ° C.

Nas profundezas do oceano, as bactérias vivem na escuridão total por aberturas térmicas, onde a temperatura e a pressão são altas. Eles fazem sua própria comida oxidando enxofre que vem das profundezas da terra.

Outros extremófilos incluem:

• halófilos, encontrados apenas em um ambiente salgado
• acidófilos, alguns dos quais vivem em ambientes tão ácidos quanto pH 0
• alcalifilos, que vivem em ambientes alcilinos até pH 10,5
• psicrófilos, encontrados em baixas temperaturas, por exemplo, em geleiras

Os extremófilos podem sobreviver onde nenhum outro organismo consegue.

Reprodução e transformação

As bactérias podem se reproduzir e mudar usando os seguintes métodos:

• Fissão binária: forma assexuada de reprodução, na qual uma célula continua a crescer até que uma nova parede celular cresça no centro, formando duas células. Estes se separam, formando duas células com o mesmo material genético.
• Transferência de material genético: as células adquirem novo material genético por meio de processos conhecidos como conjugação, transformação ou transdução. Esses processos podem tornar as bactérias mais fortes e mais capazes de resistir a ameaças, como medicamentos antibióticos.
• Esporos: quando alguns tipos de bactérias têm poucos recursos, podem formar esporos. Os esporos retêm o material de DNA do organismo e contêm as enzimas necessárias para a germinação. Eles são muito resistentes aos estresses ambientais. Os esporos podem permanecer inativos por séculos, até que as condições certas ocorram. Então, eles podem reativar e se tornar bactérias.
• Os esporos podem sobreviver a períodos de estresse ambiental, incluindo radiação ultravioleta (UV) e gama, dessecação, fome, exposição química e temperaturas extremas.

Algumas bactérias produzem endosporos, ou esporos internos, enquanto outras produzem exosporos, que são liberados para fora. São conhecidos como cistos.

Clostridium é um exemplo de uma bactéria formadora de endosporos. Existem cerca de 100 espécies de Clostridium, Incluindo Clostridium botulinim (C. botulinim) ou botulismo, responsável por um tipo de intoxicação alimentar potencialmente fatal, e Clostridium difficile (C. Difícil), que causa colite e outros problemas intestinais.

Usos

As bactérias são frequentemente consideradas nocivas, mas muitas são úteis. Não existiríamos sem eles. O oxigênio que respiramos provavelmente foi criado pela atividade de bactérias.

Sobrevivência humana

Muitas das bactérias do corpo desempenham um papel importante na sobrevivência humana. As bactérias no sistema digestivo quebram os nutrientes, como açúcares complexos, em formas que o corpo pode usar.

Bactérias não perigosas também ajudam a prevenir doenças ocupando lugares onde as bactérias patogênicas ou causadoras de doenças desejam se fixar. Algumas bactérias nos protegem de doenças atacando os patógenos.

Fixação de nitrogênio

As bactérias absorvem nitrogênio e o liberam para uso das plantas quando morrem. As plantas precisam de nitrogênio no solo para viver, mas elas não podem fazer isso sozinhas. Para garantir isso, muitas sementes de plantas têm um pequeno recipiente com bactérias que é usado quando a planta brota.

Tecnologia alimentar

A fabricação de queijos envolve bactérias.

Bactéria láctica, como Lactobacillus e Lactococcus junto com fermento e bolores, ou fungos, são usados ​​para preparar alimentos como queijo, molho de soja, natto (grãos de soja fermentados), vinagre, iogurte e picles.

A fermentação não é apenas útil para conservar alimentos, mas alguns desses alimentos podem oferecer benefícios à saúde.

Por exemplo, alguns alimentos fermentados contêm tipos de bactérias semelhantes às associadas à saúde gastrointestinal. Alguns processos de fermentação levam a novos compostos, como o ácido lático, que parecem ter um efeito antiinflamatório.

Mais pesquisas são necessárias para confirmar os benefícios para a saúde dos alimentos fermentados.

Bactérias na indústria e pesquisa

As bactérias podem decompor compostos orgânicos. Isso é útil para atividades como processamento de resíduos e limpeza de derramamentos de óleo e resíduos tóxicos.

As indústrias farmacêutica e química usam bactérias na produção de certos produtos químicos.

As bactérias são usadas em biologia molecular, bioquímica e pesquisa genética, porque podem crescer rapidamente e são relativamente fáceis de manipular. Os cientistas usam bactérias para estudar como os genes e as enzimas funcionam.

As bactérias são necessárias para a produção de antibióticos.

Bacillus thuringiensis (Bt) é uma bactéria que pode ser usada na agricultura ao invés de pesticidas. Não tem as consequências ambientais indesejáveis ​​associadas ao uso de pesticidas.

Perigos

Alguns tipos de bactérias podem causar doenças em humanos, como cólera, difteria, disenteria, peste bubônica, pneumonia, tuberculose (TB), febre tifóide e muito mais.

Se o corpo humano for exposto a bactérias que não reconhece como úteis, o sistema imunológico as atacará. Essa reação pode levar aos sintomas de inchaço e inflamação que vemos, por exemplo, em uma ferida infectada.

Resistência

Em 1900, pneumonia, tuberculose e diarreia eram as três maiores causas de morte nos Estados Unidos. Técnicas de esterilização e medicamentos antibióticos levaram a uma queda significativa nas mortes por doenças bacterianas.

No entanto, o uso excessivo de antibióticos está tornando a infecção bacteriana mais difícil de tratar. À medida que as bactérias sofrem mutação, elas se tornam mais resistentes aos antibióticos existentes, tornando as infecções mais difíceis de tratar. As bactérias se transformam naturalmente, mas o uso excessivo de antibióticos está acelerando esse processo.

“Mesmo que novos medicamentos sejam desenvolvidos, sem mudança de comportamento, a resistência aos antibióticos continuará sendo uma grande ameaça.”

Organização Mundial da Saúde (OMS)

Por esse motivo, cientistas e autoridades de saúde pedem aos médicos que não prescrevam antibióticos a menos que seja necessário, e que as pessoas pratiquem outras formas de prevenção de doenças, como boa higiene alimentar, lavagem das mãos, vacinação e uso de preservativos.

O microbioma intestinal

Pesquisas recentes levaram a um novo e crescente conhecimento de como o corpo humano interage com as bactérias e, particularmente, com as comunidades de bactérias que vivem no trato intestinal, conhecidas como microbioma intestinal ou flora intestinal.

Em 2009, os pesquisadores publicaram descobertas sugerindo que as mulheres com obesidade eram mais propensas a ter um tipo específico de bactéria, Selenomonas noxia (S. noxia), em sua boca.

Em 2015, cientistas da Universidade da Carolina do Norte descobriram que o intestino de pessoas com anorexia contém bactérias “muito diferentes”, ou comunidades microbianas, em comparação com pessoas que não têm a doença. Eles sugerem que isso pode ter um impacto psicológico.

História

Há mais de 2.000 anos, um autor romano, Marcus Terentius Varro, sugeriu que a doença pode ser causada por pequenos animais que flutuam no ar. Ele aconselhou as pessoas a evitarem locais pantanosos durante as obras, pois eles podem conter insetos pequenos demais para serem vistos, que entram no corpo pela boca e pelas narinas e causam doenças.

No século 17, o cientista holandês Antonie van Leeuwenhoek criou um microscópio de lente única com o qual viu o que chamou de animálculos, mais tarde conhecidos como bactérias. Ele é considerado o primeiro microbiologista.

No século 19, os químicos Louis Pasteur e Robert Koch diziam que as doenças eram causadas por germes. Isso era conhecido como Teoria do Germe.

Em 1910, o cientista Paul Ehrlich anunciou o desenvolvimento do primeiro antibiótico, Salvarsan. Ele o usou para curar a sífilis. Ele também foi o primeiro cientista a detectar bactérias usando manchas.

Em 2001, Joshua Lederburg cunhou o termo “microbioma intestinal” e cientistas de todo o mundo estão atualmente procurando descrever e compreender mais precisamente as estruturas, tipos e usos da “flora intestinal” ou bactérias no corpo humano.

Com o tempo, espera-se que este trabalho lance uma nova luz sobre uma ampla gama de condições de saúde.