Para muitos, a consciência é a manifestação maior de uma entidade independente à estrutura material que é o corpo. Esta seria a força vital responsável pelos desejos e comportamentos dos organismos superiores. De cunho religioso, essa justificativa desconsidera a grande maioria dos organismos viventes em nosso planeta. Habituados a lidar com uma explicação fixista ou progressista da variação no Reino Animal, onde as espécies estariam ordenadas de forma hierárquica, sendo o Homo sapiens a expressão máxima da perfeição, desconhecemos a grande habilidade de que muitas formas de vida ditas “inferiores” são dotadas. Como se explica o comportamento social dos insetos Himenópteros, se são desprovidos de uma consciência? Por que as aves migram, com precisão, em estações bem estabelecidas, e como sabem pra onde ir? Obviamente, nossa perspectiva da vida e dos mecanismos que a tornam possível é bastante limitada. Desde os mais simples organismos unicelulares à forma de vida mais complexa que puder imaginar, a nível celular, verá que muitos padrões se repetem, e que, a despeito dos mecanismos refinados que as células dos organismos mais derivados na escala evolutiva apresentam, estes seres, entre si, são estruturalmente muito semelhantes. O que quero dizer, é que apesar de uma maior complexidade indiscutível nas formas de vida multicelulares, o que os separa – na escala considerada anteriormente – de microorganismos, por exemplo, muitas vezes não se sobrepõe ao que os aproxima.

Animais em que houve o desenvolvimento de um tipo de inteligência são capazes de buscar seu alimento através do processamento, a nível cerebral, das informações obtidas a partir de seus órgãos dos sentidos. No entanto, seria uma bactéria capaz de buscar o seu próprio alimento? Como esta forma de vida o faria sem um cérebro? Como saber de que nutrientes prescinde ou não, e como se orientar a estes? A resposta para tais questões é: Quimiotaxia.

É preciso lembrar que somos todos produto de processos químicos sujeitos à limitação de leis físicas. Aproveitando este reducionismo, podemos, de forma categórica, responder às questões acima apenas considerando as possíveis interações moleculares, que se passam a nível celular, e seus resultados. Uma bactéria não precisa de mais que uma cascata interna de sinalização bem regulada, que responde de forma adequada às variações ambientais para realizar as façanhas citadas acima. Esses microorganismos apresentam um padrão variável de locomoção com o auxílio de um flagelo motor que, no entanto, está ausente em alguns grupos de bactérias. O que determina a oscilação ao acaso ou o direcionamento destes organismos no espaço é a orientação do movimento flagelar nos sentidos horário ou anti-horário, respectivamente, que por sua vez é influenciado pela concentração de substâncias atraentes ou repelentes no meio. A célula microbiana dispõe de receptores em sua membrana sensíveis a tais substâncias, os quais conferem a capacidade de detectar, ao longo do tempo, se a concentração de determinado composto aumenta ou diminui – desta forma a célula responde à variação da concentração do estímulo químico, e não à sua concentração absoluta. Os receptores envolvidos no processo são denominados Proteínas Quimiotáticas Aceptoras de Metil (PQMs, ou MCP, na figura abaixo), sendo cada um sensível a uma variedade específica de estímulos. A tais proteínas estão associados alguns intermediários intracelulares responsáveis por modular o batimento flagelar, como ilustrado abaixo.

O principal intermediário, o CheA, atua em resposta a alterações conformacionais nas PQM (ou MCP, do inglês) que, em conjunto com as CheW, alteram seu padrão de fosforilação, aumentado à presença de substância repelentes, como metais pesados. Como indicado acima, quando ligada a um grupamento fosfato, a CheA determina a fosforilação de outros dois componentes do processo, as CheY e CheB (esta última em menor intensidade), que modulam o batimento flagelar e a sensibilidade a estímulos químicos, respectivamente. A CheY interage com o complexo flagelar, determinando sua rotação no sentido horário, induzindo um padrão oscilatório de locomoção – um intermediário adicional, não ilustrado na imagem acima, denominado CheZ, defosforila CheY, interrompendo sua ação. Por outro lado, agentes atraentes promovem uma diminuição na taxa de autofosforilação de CheA, o que implica necessariamente em uma redução da atividade dos componentes sob sua regulação. Isto, portanto, permite que a célula microbiana siga um padrão de locomoção direcionado.

O até então discutido explica por que uma célula bacteriana é sensível a certos componentes químicos. Em contrapartida, tal sistema é incapaz de perceber as alterações temporais de que falei acima. Essa propriedade depende de um mecanismo de metilação das Proteínas Quimiotáticas Aceptoras de Metil (PQMs), mediado por uma CheR, o qual altera a conformação estrutural desses receptores, modulando sua resposta, e controlando, por sua vez, a adaptação a um sinal sensorial. Na presença de sinais atrativos, o grau de metilação das PQM pode aumentar substancialmente, até um estágio saturado em que tais proteínas não mais sejam capazes de responder aos referidos sinais. Tal ausência de resposta corresponde a uma falta de inibição das CheA, o que possibilita sua fosforilação. Isto implica diretamente na ativação de CheY e CheB, que é uma demetilase fundamental para que a célula novamente seja sensível via PQMs. Este intermediário, portanto, é determinante para a capacidade de adaptação das bactérias, ou seja, estas são capazes de ignorar estímulos prévios, de certa forma comparando, a todo instante, as oscilações na concentração dos sinais químicos pela alternância da funcionalidade das PQMs.

A despeito de suas crenças sobre o desenvolvimento desse refinado mecanismo molecular de percepção do ambiente, aqui o objetivo principal  é a compreensão dos processos de sinalização celular sob uma nova perspectiva, eliminando um vício de análise antropológico que envolve uma relação de superioridade em relação aos demais seres vivos. A sinalização celular, bem como as bases moleculares da vida como um todo, são bastante conservadas em todos os seres vivos, o que, para alguns, é representativo de nossa ancestralidade/origem comum.

Links propostos :

http://chemotaxis.biology.utah.edu/Parkinson_Lab/projects/ecolichemotaxis/ecolichemotaxis.html
http://www.mit.edu/~kardar/teaching/projects/chemotaxis(AndreaSchmidt)/index.htm
http://www.youtube.com/watch?v=JQZZ7gT8Tjk&feature=related

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