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A levedura Saccharomyces cerevisiae está presente na cerveja, no vinho e no pão, mas também nos laboratórios de pesquisa, já que são os organismos que deram início à bioquímica e à biologia molecular modernas e continuam sendo um campo de testes fundamental para a ciência.
As leveduras são fungos unicelulares de forma oval que se reproduzem por divisão celular e produzem enzimas capazes de decompor diversos compostos orgânicos, principalmente açúcares.
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As leveduras como campo de testes
Conhecida desde a antiguidade, a levedura do pão, do vinho e da cerveja, conhecida como Saccharomyces cerevisiae, tornou-se um organismo de estudo comum em laboratórios de todo o mundo devido às suas semelhanças com os sistemas celulares fundamentais de animais superiores, como divisão celular, cromossomos e resposta ao estresse.
As leveduras acompanham os humanos há milhares de anos, e durante a maior parte desse tempo, sua existência e a identidade desses “microorganismos trabalhadores” foram ignoradas.
Após Anton van Leeuwenhoek, um comerciante e cientista holandês, desenhar no século XVII alguns glóbulos misteriosos encontrados na cerveja em fermentação, o século XIX testemunhou debates acalorados sobre suas funções.
No século XX, além da fermentação, esse microorganismo assumiu um novo papel fundamental no laboratório, tornando-se ao mesmo tempo um organismo de estudo e uma ferramenta de trabalho.
Desde então, as leveduras têm sido organismos modelo de pesquisa extremamente importantes; são eucariotos, se reproduzem relativamente rápido e são facilmente acessíveis para manipulação genética.
No entanto, a visão sobre elas mudou drasticamente nas últimas décadas com o surgimento de novas tecnologias.
O sequenciamento completo do genoma de Saccharomyces cerevisiae foi concluído em 1996, após quatro anos de pesquisa em um projeto liderado pela União Europeia e com a participação de mais de cem laboratórios em todo o mundo.
O primeiro eucarioto sequenciado
Foi o primeiro organismo eucarioto a ser sequenciado e atualmente é possivelmente o genoma eucarioto mais bem conhecido.
Apesar de um bilhão de anos de divergência evolutiva, mais de um terço dos genes da levedura também são encontrados em humanos (homólogos) e, em muitos casos, realizam funções semelhantes (ortólogos).
Desses, dezenas correspondem a genes relacionados a doenças hereditárias, metabólicas ou câncer, que podem começar a ser estudados em leveduras, onde é mais fácil experimentar ou fazer mutações em um gene, algo que não é feito em humanos por razões éticas.
Árvore genealógica da levedura Saccharomyces cerevisiae
Em 2018, pesquisadores da Bélgica, Alemanha e Estados Unidos conseguiram sequenciar o genoma de 157 leveduras do gênero Saccharomyces cerevisiae usadas para fazer cerveja, vinho, saquê, pão e bioetanol, representando todas as variantes comerciais atuais. Graças a isso, determinaram que o ancestral da cerveja atual foi produzido entre 1573 e 1604.
O estudo, publicado na revista Cell e intitulado “Domestication and Divergence of Saccharomyces cerevisiae Beer Yeasts“, indica que a levedura Saccharomyces cerevisiae tem cinco grandes ramos genéticos.
No topo estão as asiáticas, que incluem as que produzem o licor de arroz japonês; em seguida, as que fazem vinho; as que fazem pão e duas famílias diferentes para fazer cervejas, as mais domesticadas de todas.
No artigo, os cientistas detalharam que existe uma diferença genética entre as leveduras Saccharomyces cerevisiae usadas para fabricar cerveja na Europa continental, as do Reino Unido e um terceiro grupo que inclui as dos Estados Unidos, cuja origem está em leveduras Saccharomyces cerevisiae que chegaram da Inglaterra.
O uso de leveduras no estudo do câncer
Uma em cada três pessoas terá câncer ao longo da vida. O envelhecimento progressivo da população, uma alimentação inadequada, a redução da atividade física ou a exposição a toxinas ambientais, como o tabaco, explicam a incidência desse conjunto de doenças, segundo os especialistas.
A pesquisa continua com o objetivo de melhorar o diagnóstico, a prevenção e o tratamento de tumores malignos, e uma das ferramentas utilizadas pela ciência é a levedura de cerveja, um tipo de fungo caracterizado por ter uma única célula.
Assim, microorganismos como Saccharomyces cerevisiae são fundamentais na fabricação de alimentos e bebidas, como pão ou cerveja.
Seu uso em pesquisa ajuda a determinar como as células podem começar a crescer e se dividir descontroladamente, levando ao câncer.
O descontrole da divisão celular
A Dra. Marisa Alonso, farmacêutica comunitária e ex-cientista do Paterson Institute for Cancer Research de Manchester (Reino Unido), explica:
O câncer não é uma doença, mas sim um conjunto de doenças que também variam de acordo com cada pessoa.
A pesquisadora trabalha com leveduras para entender como as células benignas se transformam em malignas.
Há uma coisa comum em todos os tipos de câncer: as células começam a se dividir descontroladamente sem que entendamos muito bem o porquê.
Nosso organismo possui mecanismos semelhantes aos freios e aceleradores de um carro.
No entanto, assim como aconteceria com qualquer veículo, se esses mecanismos falharem, é muito provável que ocorra um acidente.
Algo semelhante acontece no surgimento das células cancerosas.
Quando se dividem, as células devem fazer cópias exatas de seu DNA e podem cometer erros, que chamamos de mutações. Também existem ‘policiais’ que monitoram esse processo para garantir que ele ocorra normalmente, mas se algo escapa, podem ocorrer mudanças no DNA.
Outras mutações no material genético podem surgir devido à exposição a substâncias cancerígenas, como o tabaco:
Nosso corpo é uma máquina bem ajustada em que as células sabem quando se dividir, e se começam a fazê-lo sem controle, existem ‘policiais’ para corrigir a situação e ordenar que as células descontroladas morram. Mas, às vezes, os ‘policiais’ não funcionam ou as células malignas encontram uma maneira de enganá-los.
Leveduras e proteínas
Além da conhecida Saccharomyces cerevisiae, muito famosa por suas aplicações em biotecnologia, os cientistas costumam usar outro organismo vivo chamado Schizosaccharomyces pombe.
Ao contrário de sua “prima”, esse segundo tipo de levedura não é usado na fermentação, pois resulta em uma cerveja “horrivelmente ruim”, segundo Alonso.
Esses organismos invisíveis foram fundamentais para determinar a “proteína líder” que diz às outras células quando devem se dividir. Uma levedura, invisível a olho nu, pode ajudar a entender mais sobre as células humanas.
Se em uma cidade pequena houver um problema na rede elétrica, será mais fácil identificar a causa do que em uma capital maior.
Algo semelhante acontece entre as células de levedura e as do ser humano: é mais fácil entender o que acontece em uma única célula do que em um organismo tão complexo quanto o nosso.
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