O aprendizado de máquina e os experimentos de laboratório deram aos cientistas insights sobre as diferentes linguagens que as bactérias usam para se comunicar. Ao compreender como as bactérias interagem e em que circunstâncias a sua comunicação é interrompida, os investigadores podem resolver problemas relacionados com bactérias resistentes aos medicamentos e avançar nas tecnologias de biocomputação.

Uma compreensão mais profunda da linguagem bacteriana poderia nos aproximar do controle e da coordenação do comportamento bacteriano. Crédito da imagem: Ekaterina Osmekhina/Universidade Aalto

Num projeto anterior, os investigadores descobriram que interromper a comunicação bacteriana é uma forma eficaz de combater bactérias multirresistentes. A investigação da equipa mostra que interferir na comunicação bacteriana através do bloqueio destas moléculas pode reduzir a inflamação e tornar as bactérias mais vulneráveis ​​aos antibióticos.

Decifrando a linguagem das bactérias: uma nova fronteira

Agora, os pesquisadores examinaram mais de perto a linguagem de comunicação das bactérias. Eles usaram uma combinação de aprendizado de máquina e experimentos de laboratório úmido para estudar todas as aproximadamente 170 linguagens bacterianas conhecidas. Através de sua análise, os pesquisadores aprenderam sobre as semelhanças e diferenças entre as linguagens bacterianas, que podem ser usadas tanto para destruir bactérias nocivas quanto para construir “circuitos lógicos bacterianos” úteis.

O primeiro passo foi realizar uma análise de aprendizado de máquina para agrupar linguagens bacterianas com base em sua estrutura molecular. A análise mostrou que as línguas desses grupos eram mais semelhantes entre si do que as línguas de outros grupos. Isto é equivalente às línguas humanas: inglês, francês e holandês, por exemplo, pertencem a uma categoria de línguas, enquanto o árabe e o hebraico pertencem a outra.

Bactérias compreendidas e incompreendidas: principais conclusões

Em seguida, a equipe de pesquisa demonstrou experimentalmente que as bactérias podem compreender a linguagem relevante até certo ponto. "Realizamos uma 'verificação da linguagem bacteriana' e descobrimos que bactérias que falam línguas muito semelhantes podem se entender, assim como os holandeses podem entender um pouco de alemão. Também testamos a comunicação entre bactérias que falam línguas muito diferentes e descobrimos que elas não conseguiam se entender - assim como uma conversa entre falantes de finlandês, holandês e árabe não levaria a lugar nenhum", disse Christopher Jonkergouw, um estudante de doutorado que liderou o estudo.

Usando essas ferramentas, os pesquisadores demonstraram que podemos estimar com precisão as conexões entre as linguagens bacterianas e prever se elas podem ser compreendidas. As descobertas são valiosas para refinar ainda mais os novos tratamentos da equipe de pesquisa, mas também têm implicações para a biotecnologia – linguagens bacterianas poderiam ser usadas para coordenar tarefas entre grupos em comunidades bacterianas e até mesmo serem usadas em microprocessadores bacterianos.

Referências: "Exploração da diversidade química em sistemas de sinalização de detecção quantitativa intercelular procariótica" em coautoria com Christopher Jonkergouw, Pihla Savola, Ekaterina Osmekhina, Joerivan Strien, Piotr Batys e Markus B. Linder, 25 de outubro de 2023, "Angewandte Chemie International Edition".

DOI:10.1002/anie.202314469

Fonte compilada: ScitechDaily