Bacillus thuringiensis: características, morfologia, ciclo de vida - Ciência - 2023

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Bacilo Thuringiensis é uma bactéria pertencente a um amplo grupo de bactérias gram-positivas, algumas patogênicas e outras totalmente inofensivas. É uma das bactérias mais estudadas devido à sua utilidade na agricultura.

Essa utilidade reside no fato de essa bactéria ter a peculiaridade de produzir cristais durante sua fase de esporulação que contêm proteínas que acabam sendo tóxicas para certos insetos que constituem verdadeiras pragas para as lavouras.

Entre as características mais marcantes do Bacillus thuringiensis são sua alta especificidade, segurança para o homem, plantas e animais, bem como sua mínima residualidade. Esses atributos permitiram posicionar-se como uma das melhores opções para o tratamento e controle das pragas que assolam as lavouras.

O uso bem-sucedido dessa bactéria tornou-se evidente em 1938, quando surgiu o primeiro pesticida fabricado com seus esporos. A partir de então a história foi longa e através dela Bacillus thuringiensis como uma das melhores opções no controle de pragas agrícolas.

Taxonomia

A classificação taxonômica do Bacillus thuringiensis isto é:

Domínio: Bactéria

Beira: Firmicutes

Classe: Bacilli

Ordem: Bacillales

Família: Bacillaceae

Gênero: Bacilo

Espécies:Bacillus thuringiensis

Morfologia

São bactérias em forma de bastonete com extremidades arredondadas. Apresentam um padrão de flagelação pertrica, com flagelos distribuídos por toda a superfície celular.

Tem dimensões de 3-5 mícrons de comprimento por 1-1,2 mícrons de largura. Em suas culturas experimentais, são observadas colônias circulares, com diâmetro de 3-8 mm, com bordas regulares e aparência de “vidro fosco”.

Quando observadas ao microscópio eletrônico, as células alongadas típicas são observadas, unidas em cadeias curtas.

Essa espécie de bactéria produz esporos que apresentam formato elipsoidal característico e se localizam na parte central da célula, sem causar sua deformação.

Características gerais

Primeiro, o Bacillus thuringiensis É uma bactéria gram-positiva, o que significa que quando submetida ao processo de coloração de Gram adquire uma coloração violeta.

Da mesma forma, é uma bactéria caracterizada por sua capacidade de colonizar vários ambientes. Foi possível isolá-lo em todos os tipos de solos. Possui ampla distribuição geográfica, tendo sido encontrado inclusive na Antártica, um dos ambientes mais hostis do planeta.

Possui metabolismo ativo, podendo fermentar carboidratos como glicose, frutose, ribose, maltose e trealose. Ele também pode hidrolisar amido, gelatina, glicogênio e N-acetil-glucosamina.

Na mesma linha, o Bacillus thuringiensis é catalase positiva, sendo capaz de decompor o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio.

Quando cultivada em meio de ágar sangue, observa-se um padrão de beta hemólise, o que significa que essa bactéria é capaz de destruir totalmente os eritrócitos.

Em relação aos requisitos ambientais para o crescimento, requer faixas de temperatura de 10 - 15 ° C a 40 -45 ° C. Da mesma forma, seu pH ideal está entre 5,7 e 7.

o Bacillus thuringiensis é uma bactéria aeróbia estrita. Deve estar em um ambiente com ampla disponibilidade de oxigênio.

A característica distintiva do Bacillus thuringiensis é que durante o processo de esporulação, ele gera cristais constituídos por uma proteína conhecida como toxina delta. Dentro desses dois grupos foram identificados: Cry e Cyt.

Essa toxina é capaz de causar a morte de certos insetos que constituem verdadeiras pragas para vários tipos de culturas.

Ciclo de vida

B. thuringiensis Possui um ciclo de vida com duas fases: uma delas caracterizada por crescimento vegetativo, outra por esporulação. O primeiro deles ocorre em condições favoráveis ao desenvolvimento, como ambientes ricos em nutrientes, o segundo em condições desfavoráveis, com escassez de substrato alimentar.

As larvas de insetos como borboletas, besouros ou moscas, entre outros, ao se alimentar das folhas, frutos ou outras partes da planta, podem ingerir endosporos da bactéria B. thuringiensis.

No trato digestivo do inseto, devido às suas características alcalinas, a proteína cristalizada da bactéria é dissolvida e ativada. A proteína se liga a um receptor nas células intestinais do inseto, formando um poro que afeta o equilíbrio eletrolítico, causando a morte do inseto.

Assim, a bactéria utiliza os tecidos do inseto morto para sua alimentação, multiplicação e formação de novos esporos que infectarão novos hospedeiros.

Toxina

As toxinas produzidas por B. thuringiensis apresentam ação altamente específica em invertebrados e são inofensivos em vertebrados. Inclusões parasporais deB. thuringensis eles possuem diversas proteínas com atividade diversa e sinérgica.

B. thuringienisis Possui vários fatores de virulência que incluem, além das endotoxinas Cry e Cyt delta, certas alfa e beta exotoxinas, quitinases, enterotoxinas, fosfolipases e hemolisinas, que aumentam sua eficiência como entomopatógeno.

Os cristais de proteína tóxica de B. thuringiensis, são degradados no solo pela ação microbiana e podem ser desnaturados pela incidência da radiação solar.

Usos no controle de pragas

O potencial entomopatogênico de Bacillus thuringiensis tem sido amplamente explorado há mais de 50 anos na proteção de culturas.

Graças ao desenvolvimento da biotecnologia e aos avanços na mesma, tem sido possível aproveitar esse efeito tóxico por meio de duas vias principais: a produção de agrotóxicos de uso direto nas lavouras e a criação de alimentos transgênicos.

Mecanismo de ação da toxina

Para entender a importância dessa bactéria no controle de pragas, é importante saber como a toxina ataca o corpo do inseto.

Seu mecanismo de ação é dividido em quatro etapas:

Solubilização e processamento de protoxina Cry: os cristais ingeridos pelas larvas do inseto se dissolvem no intestino. Por ação das proteases presentes, elas são transformadas em toxinas ativas. Essas toxinas atravessam a chamada membrana peritrófica (membrana protetora das células do epitélio intestinal).

Vinculação a receptores: as toxinas se ligam a locais específicos que estão localizados nas microvilosidades das células intestinais do inseto.

Inserção na membrana e formação de poros: As proteínas Cry se inserem na membrana e causam a destruição total do tecido por meio da formação de canais iônicos.

Citólise: morte de células intestinais. Isso ocorre por diversos mecanismos, sendo o mais conhecido a citólise osmótica e a inativação do sistema que mantém o equilíbrio do pH.

Bacillus thuringiensis e pesticidas

Uma vez verificado o efeito tóxico das proteínas produzidas pela bactéria, estudou-se seu potencial de uso no controle de pragas em lavouras.

Muitos estudos foram realizados para determinar as propriedades pesticidas da toxina produzida por essas bactérias. Devido aos resultados positivos dessas investigações, o Bacillus thuringiensis tornou-se o inseticida biológico mais amplamente utilizado em todo o mundo para controlar pragas que danificam e afetam negativamente várias culturas.

Bioinseticidas baseados em Bacillus thuringiensis eles evoluíram com o tempo. Desde os primeiros que continham apenas esporos e cristais, até os conhecidos como de terceira geração, que contêm bactérias recombinantes que geram a toxina bt e que apresentam vantagens como atingir os tecidos vegetais.

A importância da toxina produzida por essa bactéria é que ela não é apenas eficaz contra insetos, mas também contra outros organismos, como nematóides, protozoários e trematódeos.

É importante esclarecer que essa toxina é totalmente inofensiva em outros tipos de seres vivos, como os vertebrados, grupo ao qual os humanos pertencem. Isso porque as condições internas do sistema digestivo não são ideais para sua proliferação e efeito.

Bacillus thuringiensis e alimentos transgênicos

Graças aos avanços tecnológicos, principalmente o desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante, foi possível criar plantas geneticamente imunes aos efeitos dos insetos que devastam as lavouras. Essas plantas são conhecidas genericamente como alimentos transgênicos ou organismos geneticamente modificados.

Essa tecnologia consiste em identificar no genoma da bactéria a sequência de genes que codificam a expressão de proteínas tóxicas. Esses genes são posteriormente transferidos para o genoma da planta a ser tratada.

Quando a planta cresce e se desenvolve, ela começa a sintetizar a toxina que era anteriormente produzida pela Bacillus thuringiensis, ficando então imune à ação dos insetos.

Existem várias fábricas nas quais esta tecnologia foi aplicada. Entre eles estão milho, algodão, batata e soja. Essas culturas são conhecidas como milho bt, algodão bt, etc.

Claro, esses alimentos transgênicos têm gerado alguma preocupação na população. Porém, em relatório publicado pela Agência Ambiental dos Estados Unidos, foi determinado que esses alimentos, até o momento, não manifestaram qualquer tipo de toxicidade ou dano, nem em humanos, nem em animais superiores.

Efeitos no inseto

Os cristais de B. thuringiensis eles se dissolvem no intestino do inseto com pH alto e protoxinas e outras enzimas e proteínas são liberadas. Assim, as protoxinas tornam-se toxinas ativas que se ligam a moléculas receptoras especializadas nas células do intestino.

Toxina por B. thuringiensis produz no inseto a cessação da ingestão, paralisia intestinal, vômito, desequilíbrios na excreção, descompensação osmótica, paralisia geral e finalmente morte.

Devido à ação da toxina, ocorrem graves danos no tecido intestinal que impedem o seu funcionamento, afetando a assimilação dos nutrientes.

Tem sido considerado que a morte do inseto pode ser causada pela germinação de esporos e proliferação de células vegetativas na hemocele do inseto.

Porém, acredita-se que a mortalidade dependeria mais da ação de bactérias comensais que vivem no intestino do inseto e que após a ação da toxina de B. thuringiensis eles seriam capazes de causar septicemia.

Toxina B. thuringiensis Não afeta os vertebrados, pois a digestão dos alimentos nestes últimos ocorre em ambientes ácidos, onde a toxina não é ativada.

Destaca-se sua alta especificidade em insetos, especialmente conhecida por Lepidoptera. É considerado inofensivo para grande parte da entomofauna e não tem ação nociva nas plantas, ou seja, não é fitotóxico.

Referências

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