Bactérias são organismos unicelulares microscópicos que existem em seus milhões, em todos os ambientes, dentro e fora de outros organismos.
Algumas bactérias são prejudiciais, mas a maioria serve a um propósito útil. Eles apóiam muitas formas de vida, tanto vegetais quanto 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 mais antigos fósseis conhecidos são de organismos semelhantes a bactérias.
Bactérias podem usar compostos orgânicos e inorgânicos como alimento, e alguns podem sobreviver a condições extremas.
Um crescente interesse na função do microbioma intestinal está lançando nova luz sobre os papéis que as bactérias desempenham na saúde humana.
O que são bactérias?
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 contém tipicamente 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 bactérias não-mortas, e acredita-se que grande parte da biomassa da Terra seja composta de bactérias.
Tipos
Existem muitos tipos diferentes de bactérias. Uma maneira de classificá-los é pela forma. Existem três formas básicas.
- Esférica: Bactérias em forma de bola são chamadas de cocos e uma única bactéria é um coccus. Exemplos incluem o grupo estreptococo, responsável por “faringite estreptocócica”.
- Rod-shaped: Estes são conhecidos como bacilos (bacilo singular). Algumas bactérias em forma de bastonete são curvas. Estes são conhecidos como vibrio. Exemplos de bactérias em forma de bastonete incluem Bacillus anthracis (B. anthracis) ou antraz.
- Espiral: Estes são conhecidos como spirilla (spirillus singular). Se sua bobina é muito apertada, eles são conhecidos como espiroquetas. Leptospirose, doença de Lyme e 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. Bactérias são procariontes, o que significa que não têm núcleo.
Uma célula bacteriana inclui:
- Cápsula: Uma camada encontrada no lado externo da parede celular de algumas bactérias.
- Parede celular: Uma camada que é feita de um polímero chamado peptidoglicano. A parede celular dá à bactéria sua forma. Está localizado fora da membrana plasmática. A parede celular é mais espessa em algumas bactérias, denominadas bactérias Gram-positivas.
- Membrana de plasma: encontrada dentro da parede celular, gera energia e transporta produtos químicos. A membrana é permeável, o que significa que 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. Está localizado dentro do citoplasma.
- Ribossomos: É onde as proteínas são produzidas ou sintetizadas. Os ribossomos são partículas complexas compostas de grânulos ricos em RNA.
- Flagelo: Isso é usado para o movimento, para impulsionar alguns tipos de bactérias. Existem algumas bactérias que podem ter mais de uma.
- Pili: Esses apêndices semelhantes a pêlos no lado de fora da célula permitem que ela grude nas superfícies e transfira material genético para outras células. Isso pode contribuir para a propagação da doença em humanos.
Alimentando
Bactérias se alimentam de maneiras diferentes.
Bactérias heterotróficas, ou heterotróficas, obtêm sua energia através do consumo de carbono orgânico. A maioria absorve material orgânico morto, como carne em decomposição. Algumas dessas bactérias parasitas matam seu hospedeiro, enquanto outras as ajudam.
Bactérias autotróficas (ou apenas autótrofos) produzem seus próprios alimentos, 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
Bactérias que usam a fotossíntese são chamadas fotoautotróficas. Alguns tipos, por exemplo, cianobactérias produzem oxigênio. Estes provavelmente desempenharam um papel vital na criação do oxigênio na atmosfera da Terra. Outros, como a heliobactéria, não produzem oxigênio.
Aqueles que usam quimiossíntese são conhecidos como quimioautotróficos. Essas bactérias são comumente encontradas em respiradouros oceânicos e nas raízes de legumes, como alfafa, trevo, ervilha, feijão, lentilha e amendoim.
Onde é que eles vivem?
As bactérias podem ser encontradas no solo, na água, nas plantas, nos animais, no lixo radioativo, nas profundezas da crosta terrestre, no gelo ártico, nas geleiras e nas fontes termais. Há bactérias na estratosfera, entre 6 e 30 milhas 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, incrustações, problemas com a claridade da água e maus cheiros.
Os anaeróbios, ou bactérias anaeróbicas, só podem crescer onde não há oxigênio. Nos seres humanos, isso ocorre principalmente no trato gastrointestinal. Eles também podem causar gangrena gasosa, 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 seres humanos e animais. Exemplos incluem Salmonella.
Os mesófilos, ou bactérias mesofílicas, são as bactérias responsáveis pela maioria das infecções humanas. Eles prosperam em temperaturas moderadas, em torno de 37 graus Celsius. 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 o Lactobacillus acidophilus dietético.
Extremófilos, ou bactérias extremofílicas, podem suportar condições consideradas muito extremas para a maioria das formas de vida.
Os termófilos podem viver em altas temperaturas, de até 75 a 80 graus Celsius (C), e os hipertermofílicos podem sobreviver em temperaturas de até 113 graus Celsius.
Nas profundezas do oceano, as bactérias vivem na escuridão total através de aberturas térmicas, onde a temperatura e a pressão são altas. Eles fazem sua própria comida, oxidando o enxofre que vem de dentro da terra.
Outros extremófilos incluem:
- Halófilos, encontrados apenas em um ambiente salgado
- Acidófilos, alguns dos quais vivem em ambientes tão ácidos quanto pH0
- Alcalifilos, vivendo em ambientes alcalinos até pH 10,5
- Psicrófilos, encontrados em temperaturas baixas, por exemplo, nas geleiras
Extremófilos podem sobreviver onde nenhum outro organismo pode.
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 através do centro, formando duas células. Estes separados, fazendo 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 a medicação antibiótica.
- Esporos: Quando alguns tipos de bactérias estão com poucos recursos, eles podem formar esporos. Os esporos contêm o material de DNA do organismo e contêm as enzimas necessárias para a germinação. Eles são muito resistentes a estresses ambientais. Os esporos podem permanecer inativos por séculos, até que as condições certas ocorram. Então eles podem reativar e se tornar bactérias.
- Esporos podem sobreviver durante períodos de estresse ambiental, incluindo radiação ultravioleta (UV) e gama, dessecação, fome, exposição a produtos químicos e temperaturas extremas.
Algumas bactérias produzem endosporos, ou esporos internos, enquanto outros produzem exospores, que são liberados do lado de fora. Estes são conhecidos como cistos.
Clostridium é um exemplo de uma bactéria formadora de endósporos. Existem cerca de 100 espécies de Clostridium, incluindo Clostridium botulinim (C. botulinim) ou botulismo, responsável por um tipo potencialmente fatal de intoxicação alimentar, e Clostridium difficile (C. Difficile), que causa colite e outros problemas intestinais.
Usos
Bactérias são frequentemente consideradas ruins, mas muitas são úteis. Nós não existiríamos sem eles. O oxigênio que respiramos foi provavelmente criado pela atividade de bactérias.
Sobrevivência humana
Muitas das bactérias no corpo desempenham um papel importante na sobrevivência humana. Bactérias no sistema digestivo quebram nutrientes, como açúcares complexos, em formas que o corpo pode usar.
As bactérias não perigosas também ajudam a prevenir doenças, ocupando lugares aos quais as bactérias patogênicas ou causadoras de doenças desejam se ligar. Algumas bactérias nos protegem contra doenças atacando os patógenos.
Fixação de nitrogênio
As bactérias absorvem nitrogênio e liberam-no para o uso da planta 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 de bactérias que é usado quando a planta brota.
Tecnologia de alimentos
Bactérias lácticas, como Lactobacillus e Lactococcus, juntamente com leveduras e bolores, ou fungos, são usadas para preparar alimentos como queijo, molho de soja, natto (soja fermentada), vinagre, iogurte e picles.
A fermentação não é apenas útil para preservar alimentos, mas alguns desses alimentos podem oferecer benefícios para a saúde.
Por exemplo, alguns alimentos fermentados contêm tipos de bactérias semelhantes às ligadas à saúde gastrointestinal. Alguns processos de fermentação levam a novos compostos, como o ácido lático, que parecem ter um efeito antiinflamatório.
Mais investigações são necessárias para confirmar os benefícios para a saúde de alimentos fermentados.
Bactérias na indústria e pesquisa
Bactérias podem quebrar 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.
Bactérias são usadas em biologia molecular, bioquímica e pesquisa genética, porque elas podem crescer rapidamente e são relativamente fáceis de manipular. Os cientistas usam bactérias para estudar como os genes e enzimas funcionam.
Bactérias são necessárias para fazer antibióticos.
Bacillus thuringiensis (BT) é uma bactéria que pode ser usada na agricultura em vez 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 estiver exposto a bactérias que o corpo 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 diarréia foram as três maiores causas de morte nos Estados Unidos (EUA). 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 se transformam, 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 remédios sejam desenvolvidos, sem mudança de comportamento, a resistência aos antibióticos continuará sendo uma grande ameaça”. Organização Mundial da Saúde (OMS)
Por essa razão, 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 prevenir doenças, como boa higiene alimentar, lavagem das mãos, vacinação e sexo seguro.
O microbioma intestinal
Pesquisas recentes levaram a uma nova e crescente conscientização 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 particular de bactéria noxianóxia em sua boca.
Em 2015, cientistas da Universidade da Carolina do Norte descobriram que os intestinos de pessoas com anorexia contêm bactérias “muito diferentes”, ou comunidades microbianas, em comparação com pessoas que não têm essa condição. Eles sugerem que isso pode ter um impacto psicológico.
História
Mais de 2.000 anos atrás, um autor romano, Marcus Terentius Varro, sugeriu que a doença pode ser causada por pequenos animais que flutuavam no ar. Ele aconselhou as pessoas a evitar lugares pantanosos durante o trabalho de construção, pois elas podem conter insetos muito pequenos para os olhos, que entram no corpo pela boca e narinas e causam doenças.
No século 17, um cientista holandês, Antonie van Leeuwenhoek criou um microscópio de lente única com o qual ele viu o que ele chamou de animálculos, mais tarde conhecido como bactéria. Ele é considerado o primeiro microbiologista.
No século 19, os químicos Louis Pasteur e Robert Koch disseram que as doenças eram causadas por germes. Isto ficou conhecido como Teoria dos Germes.
Em 1910, o cientista Paul Ehrlich anunciou o desenvolvimento do primeiro antibiótico, Salvarsan. Ele 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, este trabalho deverá lançar uma nova luz sobre uma ampla gama de condições de saúde.
