Como bactérias coordenam ataques às plantas

Bactérias Pseudomonas syringae não operam como exércitos homogêneos. Em vez disso, organizam-se em esquadrões especializados, que alternam entre produzir toxinas para sabotar o sistema imune da planta e usar flagelos para migrar. Essa divisão de tarefas, revelada por pesquisadores europeus, redefine o entendimento da virulência bacteriana em cultivos agrícolas.

Utilizando microscopia confocal e citometria de fluxo, os cientistas identificaram uma notável heterogeneidade fenotípica. Em folhas de feijoeiro (Phaseolus vulgaris), cada célula bacteriana adota um comportamento distinto: ou ativa genes do sistema de secreção tipo III (T3SS) para injetar proteínas tóxicas nas células vegetais, ou produz flagelos para movimentar-se. Raramente fazem as duas coisas ao mesmo tempo.

Esse comportamento emergente não depende de diferenças genéticas. Mesmo populações clonais revelaram padrões distintos de expressão gênica, resultado de fatores estocásticos e ambientais. Bactérias próximas às células hospedeiras ativam preferencialmente o T3SS. À medida que a infecção progride, outras, mais afastadas, am a produzir flagelos. Essa distribuição espacial sugere uma arquitetura funcional dentro das microcolônias apoplásticas.

As toxinas secretadas pelo T3SS funcionam como "bens comuns", suprimindo a imunidade da planta em benefício coletivo. Isso cria um ambiente propício para que bactérias motéis, com flagelos ativados, escapem do tecido vegetal antes que ocorra necrose. Uma saída precoce aumenta as chances de sobrevivência e disseminação, sobretudo sob condições de umidade simuladas no experimento com folhas sob aspersão.

Os custos metabólicos desses comportamentos são reais. Expressar T3SS reduz o crescimento bacteriano, como comprovado por experimentos com mutantes que crescem mais rápido quando privados desse sistema. Já a produção de flagelos impõe um custo menor, mas ainda mensurável. Quando ambas as funções são acionadas simultaneamente, o prejuízo se acentua.

Esses achados apontam para uma forma de cooperação bacteriana raramente documentada em patógenos de plantas. A heterogeneidade fenotípica confere vantagens adaptativas ao grupo como um todo. A especialização por célula cria uma rede coordenada de ações que promove a colonização eficiente da folha e uma saída ordenada do hospedeiro.

Mais do que um fenômeno biológico, trata-se de uma estratégia evolucionária sofisticada. Ao evitar que todos os indivíduos acionem simultaneamente sistemas custosos e imunogênicos, as bactérias equilibram eficiência e discrição. Essa lógica lembra a organização de sistemas multicelulares, onde a distribuição de tarefas maximiza a sobrevivência do conjunto.

Esse modelo, baseado em "divisão de trabalho", contrapõe-se à hipótese de "aposta evolutiva" (bet-hedging), na qual diferentes comportamentos surgem como preparação aleatória para eventos futuros. No caso de P. syringae, a funcionalidade cooperativa e a distribuição espacial dos fenótipos indicam planejamento biológico mais afinado.

Mais informações em doi.org/10.1038/s41564-025-01966-0