Impacto das Viagens Espaciais no Microbioma Salivar Humano

O número de cópias de RNA ribossômico (RRNA) é um fator importante na velocidade de crescimento das Bactérias. Em termos simples, bactérias com mais cópias de rRNA tendem a crescer mais rápido. Isso é comum em tipos de bactérias que se destacam em ambientes ricos, chamadas de copiotrofos. Em contraste, as bactérias que crescem lentamente em ambientes com poucos nutrientes, conhecidas como oligotrofos, geralmente têm menos cópias de rRNA. Cientistas estudaram como esses números mudam em diferentes comunidades de bactérias ao longo do tempo. As descobertas mostram que, à medida que essas comunidades se desenvolvem, a média de cópias de rRNA costuma diminuir.

Nos estágios iniciais de uma comunidade bacteriana, onde tem bastante comida e pouca competição, as bactérias de crescimento rápido costumam dominar. A razão pela qual elas conseguem crescer tão rápido é que mais rRNA permite que elas produzam mais ribossomos, que são essenciais para fazer proteínas. Experimentos mostraram que, quando o número de cópias de rRNA aumenta, essas bactérias de crescimento rápido realmente crescem mais rápido. No entanto, algumas observações naturais mostraram resultados diferentes.

À medida que uma comunidade de bactérias amadurece, uma média menor de cópias de rRNA indica uma mudança para bactérias que crescem mais lentamente, mas de forma mais eficiente. Isso significa que essas bactérias são boas em aproveitar ao máximo o pouco alimento que conseguem encontrar. Em procariotos, que incluem bactérias, o rRNA está sempre presente em um certo nível, tornando sua produção um processo fixo.

Comparado a seres vivos maiores, sabemos menos sobre como os micróbios mudam em diferentes ambientes. Algumas pesquisas existem sobre como os micróbios se comportam em ambientes controlados, como os estudos da NASA. No entanto, parece que há pouco trabalho feito sobre como esses micróbios se comportam no espaço. Quando áreas são criadas para viver no espaço, tudo é mantido bem limpo. No entanto, sempre haverá bactérias que sobrevivem ao processo de limpeza ou vêm dos seres humanos.

#O Microbioma Salivar

O microbioma salivar, que faz parte do microbioma oral, consiste em 500 a 700 espécies diferentes de bactérias. Apenas cerca de 300 dessas espécies são encontradas em cada pessoa. Os principais tipos dessas bactérias incluem Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Fusobacteria e Proteobacteria. Recentemente, mais bactérias de um grupo chamado Candidate Phyla Radiation, especificamente Patescibacteria, também foram identificadas. O microbioma salivar é importante porque mudanças nessas bactérias podem estar ligadas a doenças bucais. Por exemplo, o número de certas bactérias pode indicar a presença de doenças gengivais. Além disso, o microbioma salivar pode ajudar a identificar outros problemas de saúde sem precisar de procedimentos invasivos.

O microbioma oral começa a se desenvolver ao nascer, sendo principalmente influenciado pelo contato com a mãe, embora o microbioma de cada pessoa comece a se tornar único logo cedo.

Uma pergunta importante permanece: como as características dessas comunidades microbianas mudam em novos ambientes, especialmente em humanos? O impacto das viagens espaciais e do estresse de estar no espaço sobre as bactérias na saliva humana não é bem compreendido. Esta pesquisa tem como objetivo observar mudanças no número de cópias de rRNA no microbioma salivar humano antes, durante e após as viagens espaciais. A ideia é que mudar para o espaço, um ambiente muito diferente, mudará essas bactérias, principalmente favorecendo aquelas que conseguem se adaptar mais rapidamente, como os copiotrofos.

#Coleta de Dados

Para este estudo, os pesquisadores usaram um conjunto de dados que inclui informações sobre o microbioma salivar de astronautas. Os dados foram coletados em três estágios: antes da viagem espacial, durante a viagem espacial e após a viagem espacial. O tipo específico de dado usado foi baseado no sequenciamento de rRNA 16S, que ajuda a identificar e contar os vários tipos de bactérias presentes. Esse processo filtrou dados menos relevantes, deixando os pesquisadores com um número gerenciável de grupos bacterianos únicos para estudar.

#Identificação de Espécies e Estimativa do Número de Cópias

Como os dados de sequenciamento só conseguiam identificar bactérias até o nível de gênero e não a espécie específica, os pesquisadores precisaram coletar informações mais detalhadas sobre as diferentes bactérias. Eles compararam sequências do conjunto de dados com um banco de dados que lista os números de cópias de rRNA para várias bactérias. Se a espécie específica não estivesse disponível, os pesquisadores usariam dados do nível taxonômico mais próximo.

Depois de reunir os dados necessários, os pesquisadores calcularam a média dos números de cópias de rRNA para os grupos bacterianos únicos nas amostras. Isso resultou em um número estimado de cópias para cada tipo de bactéria.

#Análise do Número de Cópias da Comunidade

O número estimado de cópias de rRNA para cada grupo bacteriano foi então adicionado de volta ao conjunto de dados que incluía quantas de cada tipo de bactéria havia nas amostras. Ao comparar a média do número de cópias de rRNA entre as amostras, os pesquisadores conseguiram ter uma ideia melhor de como a comunidade mudou ao longo do tempo. Esse número médio é chamado de número médio ponderado de cópias da comunidade.

#Analisando os Dados

Os pesquisadores então analisaram como a média do número de cópias de rRNA da comunidade mudou ao longo das diferentes etapas da viagem espacial, usando modelos estatísticos. Eles queriam ver se havia diferenças significativas na média do número de cópias de rRNA entre os três estágios: pré-viagem espacial, durante a viagem espacial e pós-viagem espacial.

Nos resultados, encontraram um aumento significativo na média do número de cópias de rRNA da comunidade durante a viagem espacial. A média do número de cópias durante esse tempo foi notavelmente mais alta do que antes e depois da viagem. Mesmo quando os pesquisadores ajustaram para outros fatores, a diferença permaneceu evidente.

#Mudanças Entre os Estágios da Viagem Espacial

O estudo também analisou como a abundância dos diferentes grupos de bactérias mudou durante a viagem espacial. Os pesquisadores encontraram mudanças claras em quais grupos bacterianos estavam presentes. Houve um aumento de Proteobacteria, enquanto as populações de Actinobacteria e Firmicutes diminuíram durante a viagem espacial.

Embora os pesquisadores tenham usado métodos diferentes para analisar os dados, não encontraram grupos distintos de amostras com base no estágio de tempo. Em vez disso, as amostras formaram um cluster misto, independentemente de terem sido coletadas antes, durante ou após a viagem espacial.

Em termos de abundância e diversidade das bactérias, os dados permaneceram bastante consistentes entre os estágios. No entanto, as amostras coletadas antes da viagem espacial mostraram a maior abundância e diversidade bacteriana, enquanto as amostras coletadas após a viagem espacial tiveram a menor. Isso sugere que a viagem espacial pode impactar negativamente a diversidade e abundância microbiana, e esses efeitos podem continuar mesmo após o retorno à Terra.

#Sensibilidade da Estimativa do Número de Cópias

Os pesquisadores também testaram quão sensíveis eram suas estimativas de número de cópias de rRNA a diferentes métodos. Eles selecionaram aleatoriamente possíveis estimativas de número de cópias para cada grupo bacteriano e verificaram como essas variações influenciaram seus resultados. Descobriram que as diferenças nas estimativas de número de cópias tiveram um efeito significativo nos resultados estatísticos do estudo.

#Resumo das Descobertas

O aumento significativo no número de cópias de rRNA durante a viagem espacial foi notável. Parecia ser impulsionado por aumentos em Proteobacteria e diminuições em Actinobacteria e Firmicutes. Apesar das mudanças claras nas populações bacterianas, os pesquisadores não observaram nenhum agrupamento das amostras por estágio. A abundância e a diversidade de bactérias diminuíram durante a viagem espacial, mostrando um efeito negativo comum do ambiente espacial.

Uma descoberta surpreendente foi a diminuição de Firmicutes, já que esse grupo normalmente tem uma alta média de número de cópias de rRNA. Essa mudança sugeriu que pode haver espécies específicas dentro desse grupo que importam mais para o comportamento geral da comunidade do que o grupo como um todo.

Para investigar mais a fundo essas mudanças, os pesquisadores calcularam a média da abundância de cada grupo bacteriano único nos três estágios de tempo. Eles descobriram que entre os principais grupos que aumentaram em número durante a viagem espacial, a maioria tinha números de cópias moderados e eram principalmente do grupo Proteobacteria. Por outro lado, os grupos que diminuíram eram principalmente Firmicutes com números de cópias médias mais baixos.

#Implicações para Pesquisas Futuras

A mudança no número de cópias de rRNA durante a viagem espacial levanta perguntas sobre como as comunidades bacterianas respondem a ambientes incomuns como o espaço. Embora o microbioma oral seja conhecido por ser resistente a muitas mudanças, fatores externos como dieta e saúde ainda podem impactá-lo muito. O comportamento dos micróbios no espaço é importante para estudar, pois eles podem se adaptar a desafios como radiação e mudanças em suas condições de vida.

Uma limitação clara deste estudo foi que nem todas as espécies tinham estimativas precisas de número de cópias de rRNA. Os métodos usados para identificar essas bactérias não tinham precisão suficiente para a identificação precisa das espécies. Embora este estudo tenha trazido resultados valiosos, métodos mais precisos de estimativa de números de cópias de rRNA e identificação de espécies são necessários em pesquisas futuras.

Para dar continuidade a este trabalho, os cientistas devem se concentrar em obter mais informações sobre como as comunidades microbianas se comportam durante a viagem espacial. No final das contas, entender como essas bactérias crescem e se adaptam ajudará no gerenciamento da saúde humana durante missões espaciais de longo prazo, garantindo que tanto os astronautas quanto seus ambientes permaneçam saudáveis.