Notícia

Cientistas de dados vão ajudar a compreender as redes microbianas ambientais

Fonte

Universidade Rice

Data

terça-feira, 10 agosto 2021 06:55

Áreas

Biologia. Microbiologia.

Um novo projeto da Escola de Engenharia da Universidade Rice, nos Estados Unidos, busca definir a ordem social das comunidades bacterianas conhecidas coletivamente como microbiomas. A iniciativa recebeu apoio de US$ 2,8 milhões (cerca de R$ 15 milhões) da National Science Foundation (NSF) em um projeto de cinco anos.

Liderados pelo Dr. Todd Treangen, cientista da computação da Universidade Rice, os pesquisadores desenvolverão novas abordagens computacionais para rastrear a dinâmica do microbioma ambiental ao longo do tempo, entre espécies e após perturbações. Os pesquisadores começarão com “redes de abundância de espécies” baseadas em biofilme e observarão como eles formam suas próprias redes de troca de genoma.

A equipe inclui dois pesquisadores principais da Universidade Rice – o cientista da computação Dr. Luay Nakhleh e o engenheiro eletricista e de computação Dr. Santiago Segarra – e também a Dra. Devaki Bhaya, bióloga molecular do Carnegie Science, localizado no campus da Universidade Stanford.

“Neste estudo, vamos aproveitar esteiras microbianas, que são camadas de micróbios que existem em fontes termais. A Dra. Bhaya é uma especialista renomada em ecologia de tapetes microbianos e tem experiência incomparável na biologia específica para essas comunidades, pois ela as rastreou no Parque Yellowstone por vários anos”, esclareceu o Dr. Todd Treangen.

“Esteiras microbianas são tremendamente poderosas para estudar como as bactérias cooperam e competem umas com as outras, pois a estrutura inerente dos biofilmes facilita as interações microbianas. Além disso, os tapetes microbianos podem ser facilmente amostrados em diferentes temperaturas e gradientes de luz, permitindo análises exploratórias robustas e testes de hipóteses específicos para quaisquer observações que fizermos ao longo de nosso estudo financiado pela NSF”, continuou o pesquisador.

Ao longo de cinco anos, eles esperam que os dados ajudem a elucidar as regras e taxas de transferência horizontal de genes em redes microbianas. Finalmente, a equipe utilizará essas regras para identificar as redundâncias funcionais e os principais participantes em uma ampla variedade de microbiomas ambientais e associados ao hospedeiro.

“Este novo subsídio nos dá uma oportunidade maravilhosa de desenvolver novas abordagens multidisciplinares para descobrir como os micróbios interagem uns com os outros nesses ambientes únicos”, destacou o Dr. Treangen.

“Ao encontrar essas‘ regras de vida ’, desenvolveremos estruturas de‘ gramática gráfica ’- os gráficos são uma especialidade do laboratório de Segarra. Essas estruturas, juntamente com análises filogenômicas e evolutivas, uma especialidade do laboratório do Dr. Luay Nakhleh, podem ser usadas para mapear transformações em comunidades e rastrear a evolução de redes genéticas. A grosso modo, você pode pensar nesses gráficos que construiremos como semelhantes às redes sociais, traçando quem interage com quem no Facebook. No entanto, em vez de curtir uma foto ou comentar em uma postagem, usaremos a troca de DNA entre bactérias como um proxy para interações”, explicou o especialista em Ciência de Dados.

Especificamente, os pesquisadores vão interrogar a conservação genômica em uma infinidade de bactérias e, em seguida, usar ferramentas de análise de mídia social de ponta “para extrair o máximo de informações sobre suas interações e elucidar a biologia subjacente”, concluiu o Dr. Todd Treagen.

Acesse a notícia completa na página da Universidade Rice (em inglês).

Fonte: Jade Boyd, Universidade Rice. Imagem: Uma fatia de tapete microbiano de uma fonte termal do Parque Yellowstone, nos Estados Unidos, que ajudará a revelar como os microbiomas se comunicam. Fonte: Laboratório da Dra. Devaki Bhaya, Carnegie Science.