Além da classificação em formas, uma outra maneira de classificar bactérias é aquela baseada na COLORAÇÃO GRAM. Na Figura 2, a bac-téria tem uma parede celular feita de peptidoglicanos e faz parte de um grupo chamado Gram-positivas.O nome vem do fato de algumas bac-térias ficarem com a coloração púrpura quando tingidas com o corante violeta-cristal (Gram positivas) e presta homenagem ao bacteriologista dinamarquês que desenvolveu o procedimento de coloração.
Figura 2: Fósseis de cianobactérias da Austrália, datados de 3,45 bilhões de anos.
A divisão Gram-positivas representa cerca de 25% das bactérias e in-clui cocos, bastões e actinomicetos. Estas últimas exibem uma similari-dade superficial aos fungos eucarióticos. No entanto, estudos de
FILO-HANS GRAM (1853 - 1938) Nasceu em Copenhague, na Dinamarca. Ele completou seus estudos em ciências naturais, na Universidade de Copenhague. Co-meçou a trabalhar
com plantas, mas seu interesse em farmacologia e no uso do microscópio seria mais marcan-te duranmarcan-te sua vida.
Mais tarde iniciou sua carreira em Medicina e se
tor-nou famoso pelo desenvolvimento do método de
Unidade 3 Diversidade das bactérias
GENIA MOLECULAR indicam que os actinomicetos não têm relação evolutiva próxima com os fungos.
Algumas bactérias possuem células com parede dupla: uma interna mais fina de peptidoglicanos e uma externa mais grossa de carboidra-tos, proteínas e lipídeos. Estas últimas não ficam tingidas pelo violeta--cristal e são chamadas de Gram-negativas. Cerca de 75% das bactérias fazem parte desse grupo. Elas incluem bactérias espiroquetas, cur-vadas (os víbrios), espirais, cocos, bastões, clamídias, rickéttsias e as fotossintetizantes cianobactérias.
MICOPLASMAS
Os micoplasmas são as menores células vivas já descobertas, e são conhecidas por terem a quantidade mínima de DNA necessária para co-dificar uma célula funcionante. Eles não possuem parede celular como a maioria das bactérias, nem mesmo a membrana mais rígida das arque-as. A maior parte dos micoplasmas existe como parasitas intracelulares em plantas e animais. Esse tipo de hábito de vida funciona como uma regulação do estresse osmótico com que organismos de vida livre de-vem cooptar. A penicilina, um antibiótico eficiente contra outros tipos de bactérias, é ineficaz contra os micoplasmas. A penicilina age interferindo na formação da parede celular. Portanto, como os micoplasmas não pos-suem parede celular, o antibiótico não é eficiente contra eles.
JOSEPH LISTER E A CIRURGIA
ANTI-SÉPTICA MODERNA
Joseph Lister (1827-1912) foi um médico inglês educado na Univer-sity College em Londres. Para entendermos a contribuição de Lister na cirurgia moderna, vamos imaginar um hospital do século XIX na Ingla-terra. As mesas operatórias eram um pouco melhores do que as mesas que você tem na sua cozinha. Muito freqüentemente, quando um cirur-gião não podia comparecer à cirurgia, um barbeiro fazia a operação em seu lugar. Os instrumentos usados na cirurgia eram colocados na gaveta e nem eram lavados antes da próxima operação. Os médicos operavam com as roupas do dia-a-dia e não tinham hábito de lavarem as mãos nem antes nem depois da cirurgia! Não era de se espantar que a maior parte dos pacientes operados viesse a morrer; não durante a cirurgia, mas no pós-operatório. Depois da intervenção, a região em torno da operação
É um método de reconstrução filogenética que possui como base a comparação entre espécies de seqüências de DNA homólogas.
ficava vermelha, o paciente tinha febre e, freqüentemente, morria em poucos dias. Os médicos não eram perversos ou negligentes, eles sim-plesmente não conectavam as mortes de seus pacientes com a sujeira. Hoje sabemos que os pacientes eram vítimas de infecção bacteriana, mas como saber naquela época? Numa determinada noite, Lister leu alguns trabalhos de Pasteur, onde o microbiologista francês dizia que a gangre-na não era causada pelo ar, mas por pequenos organismos no ar. Lister refletiu e desenvolveu uma solução para desinfetar as mãos de cirurgiões antes das operações.
Além disso, ele propôs que todos os instrumentos usados na cirurgia deveriam ser fervidos antes de serem usados. Hoje, esses dois procedi-mentos simples são considerados padrão em hospitais de todo o mun-do, mas naquela época causou muito debate. No entanto, nas operações de Lister, poucos pacientes morriam no pós-operatório. Assim, pouco a pouco, outros médicos começaram a se convencer e a proceder dessa forma. Essa mudança de hábito eventualmente causaria uma redução no número de óbitos pós-operatórios na ordem de 90%! Ou seja, cerca de 90 em cada 100 pacientes que morriam após uma operação na época de Lister, morriam de infecção bacteriana e não da causa operatória em si.
Cianobactérias
O grande salto evolutivo dos procariontes ocorreu quando algumas bactérias adquiriram a capacidade de manipular o oxigênio. Lembre-se de que o oxigênio livre é venenoso para as células e, por isso,as bactérias da Terra primitiva não podiam usar a água dos oceanos primitivos como fonte (abundante e altamente disponível) de hidrogênio, pois depois de usar o hidrogênio, elas se viam com o oxigênio venenoso. Por isso, o aparecimento de enzimas específicas, que se acoplavam ao oxigênio e o transportavam para fora da célula com segurança, foi um passo cru-cial na evolução biológica. Nesse processo, o organismo absorvia CO2, abundante na atmosfera primitiva, e liberava oxigênio livre na atmosfera como produto descartável.
As cianobactérias foram os primeiros organismos que desenvolveram essa capacidade e os primeiros fósseis têm 3,5 bilhões de anos de idade (Figura 2). A partir daí, o crescimento populacional das cianobactérias ocorreu rapidamente e foi responsável pela drástica mudança na concen-tração de oxigênio na atmosfera terrestre por volta de 2 bilhões de anos atrás. Alguns estudos sugerem que entre 1,9 e 2,2 bilhões de anos atrás
os níveis de oxigênio subiram de menos de 1% até cerca de 15% do nível atmosférico atual
Como poderia ter ocorrido essa mudança? Imagine primeiro um mundo sem qualquer oxigênio livre. Nossa vida, e a vida da maior parte dos organismos que conhecemos, seria impossível nesse ambiente.
Pois é, assim era nossa Terra há pouco menos de dois bilhões. Imagi-ne agora a primeira célula mutante (i.e., a primeira cianobactéria) exa-lando uma quantidade ínfima de oxigênio para a atmosfera. Essa pri-meira célula agora pode usar componentes como CO2, H2O e luz para fabricar energia. A energia tão necessária para o metabolismo da célula pode agora ser conseguida a partir da grande quantidade de compostos no ambiente. Como os compostos necessários são abundantes, a célula mutante tem uma enorme vantagem em relação a outras células normais. Assim, os descendentes da célula mutante tendem a ficar em vantagem em relação aos descendentes das normais. Como conseqüência, rapida-mente ela se replica produzindo duas células, igualrapida-mente bem adaptadas. Essas se dividem em quatro outras que, por sua vez, se dividem em oito e assim por diante. Aproveitando componentes abundantes, mas inutilizá-veis pelos organismos até então, essas células garantem a própria sobrevi-vência e a reprodução. Assim, a perpetuação desse processo metabólico também é garantida, exalando oxigênio nele, modificando para sempre o planeta.
A Terra, por outro lado, tenta remover o oxigênio da atmosfera pro-duzido pelas cianobactérias. Rochas calcáreas capturam o oxigênio na forma de carbonato de cálcio. Minerais, como o ferro, são oxidados e a ferrugem começa a surgir na superfície do planeta. Na verdade, uma das maneiras mais eficientes de medir a quantidade de oxigênio da Terra primitiva se baseia na quantificação de ferro e ferrugem (ferro oxida-do) nos estratos sedimentares do período. Assim como o ferro, outros tantos elementos podem ser combinados com o oxigênio, retirando-o da atmosfera antes que atinja uma concentração maior. Como, então, os níveis de oxigênio aumentaram?
Vamos imaginar que o fóssil mais antigo de cianobactéria fosse a pri-meira cianobactéria. Esse primeiro organismo lançava uma quantidade mínima de oxigênio na atmosfera há 3,5 bilhões de anos. Para facilitar nosso cálculo, vamos assumir que uma bactéria tem um ciclo de vida de 24 horas, ou seja, em um dia a quantidade de bactérias dobra em relação ao dia anterior. Imagine a primeira cianobactéria se multiplicando e suas
filhas também por um período de mais de 1 trilhão de dias (365 bilhões de dias = 1 bilhão de anos).
A cada um desses dias, a quantidade de oxigênio lançado na atmos-fera se multiplica. Em pouco tempo, o oxigênio começa a se acumular, ultrapassando rapidamente a quantidade possível de ser removida por elementos como o ferro mencionado acima. Assim, o oxigênio aumen-tava e o dióxido de carbono diminuía na atmosfera. Com o aumento de oxigênio, organismos que não conseguiam manipulá-lo tiveram que se confinar em outros lugares. As arqueas, que vivem em fossas hidroter-mais, são exemplos de organismos que habitam lugares sem oxigênio li-vre. Outros organismos desenvolveram adaptações para usá-lo e carreá--lo eficientemente para fora da célula. Esses últimos, os heterotróficos, conseguiam muito mais energia ao quebrar alimentos com o oxigênio, resultando na liberação de água e dióxido de carbono na atmosfera.
A outra grande contribuição das cianobactérias é a origem das plantas (Figura 11.3).Os cloroplastos são, na verdade, cianobactérias que foram incorporadas às células de plantas há muito tempo. Em algum momen-to, no Proterozóico ou no início do Cambriano, cianobactérias começa-ram a habitar o interior de células eucarióticas, fornecendo nutrientes ao hospedeiro em troca de um lar. Esse tipo de relação é conhecido como endossimbiose, ou seja, uma relação em que os dois organismos parti-lhantes (a célula eucarionte e a cianobactéria) se beneficiam e um vive no interior do outro.