"A cooperação permite que façam algo que não poderiam fazer sozinhas", diz Kiran Patil, líder do grupo e autor correspondente do artigo. "É particularmente fascinante como l. kefiranofaciens, que domina a comunidade kefir, usa grãos kefir para unir todos os outros micróbios que ele precisa para sobreviver – assim como o anel dominante do Senhor dos Anéis. Um grão para amarrá-los a todas”, comenta.

Um modelo para interações microbianas

O consumo de kefir tornou-se popular originalmente na Europa Oriental, Israel, e em algumas regiões da Rússia. É composto de "grãos" que se parecem com pequenos pedaços de couve-flor, fermentados no leite para produzir uma bebida probiótica composta de bactérias e leveduras.

"As pessoas armazenavam leite em peles de ovelha e notavam que esses grãos que emergiam impediam que leite estragasse, o que permitia que o pudessem armazenar por mais tempo", diz. Sonja Blasche, primeira autora conjunta do artigo. "Porque o leite se estraga facilmente, encontrar uma maneira de armazená-lo por mais tempo foi de enorme valor”, diz.

Para fazer kefir, são de grãos kefir. Estes não podem ser criados artificialmente, tendo de vir de outro lote de kefir. Os grãos são adicionados ao leite para fermentar e crescer. Aproximadamente 24 a 48 horas depois (ou, no caso desta pesquisa, 90 horas depois), os grãos de kefir consumiram os nutrientes disponíveis. Durante este período, os grãos crescem em tamanho e número, dando-se por concluído o processo do kefir. Os grãos são removidos e adicionados ao leite fresco para iniciar o processo novamente.

Para os investigadores, no entanto, o kefir fornece mais do que apenas uma bebida saudável: é um modelo de comunidade microbiana interessante para estudar interações metabólicas. E embora o kefir seja bastante semelhante ao iogurte em muitos aspetos – ambos são produtos lácteos fermentados ou cultivados cheios de "probióticos" – a comunidade microbiana da Kefir é muito maior que a do iogurte, incluindo não apenas culturas bacterianas, mas também leveduras.

Aprendendo com o kefir

Embora os investigadores saibam que os microrganismos vivem, muitas vezes, em comunidades e dependem de outros membros da comunidade para sobreviver, o conhecimento mecanicista desse fenómeno tem sido bastante limitado. Os modelos de laboratório foram historicamente limitados a duas ou três espécies microbianas, então o Kefir ofereceu – como kiran descreve – uma "zona cachos dourados" de complexidade que não é muito pequena (cerca de 40 espécies), mas não muito desajeitada para estudar em detalhes.

Sonja começou esta pesquisa recolhendo amostras de kefir de vários locais. Embora a maioria das amostras tenham sido obtidas na Alemanha, é provável que tenham tido origem em outros lugares, já que os grãos de kefir foram sendo passados ao longo dos séculos.

"O nosso primeiro passo foi ver como as amostras crescem. As comunidades microbianas do Kefir têm muitas espécies membros com padrões individuais de crescimento que se adaptam ao seu ambiente atual. Isso significa espécies de rápido e lento crescimento e algumas que alteram sua velocidade de acordo com a disponibilidade de nutrientes", diz Sonja. "Isso não é exclusivo da comunidade kefir. No entanto, a comunidade kefir teve muito tempo de liderança para a coevolução para trazê-lo à perfeição, já que eles já ficaram juntos por um longo tempo…"

A cooperação é a chave

Descobrir a extensão e a natureza da cooperação entre micróbios kefir estava longe de ser simples. Para isso, os pesquisadores combinaram uma variedade de métodos de última geração, transcrição (estudo das transcrições de RNA produzidas pelo genoma) e modelagem matemática. Isso revelou não apenas os principais agentes de interação molecular como os aminoácidos, mas também a dinâmica das espécies contrastantes entre os grãos e a parte leiteira do kefir.

"O grão kefir atua como um acampamento base para a comunidade kefir, da qual os membros da comunidade colonizam o leite de forma complexa, porém organizada e cooperativa", diz Kiran. "Vemos esse fenómeno no kefir, e percebemos que não se limita a kefir. Se olhar para todo o mundo dos microbiomas, a cooperação também é a chave para sua estrutura e função."

Na verdade, em outro artigo do grupo de Kiran em colaboração com o grupo Borkda EMBL, publicado hoje em Nature Ecology and Evolution, os cientistas combinaram dados de milhares de comunidades microbianas em todo o mundo – do solo ao intestino humano – para entender relações cooperativas semelhantes. Neste segundo artigo, os investigadores utilizaram modelagem metabólica avançada para mostrar que os grupos de bactérias que coincidem, grupos frequentemente encontrados juntos em diferentes habitats, são altamente competitivos ou altamente cooperativos. Essa polarização gritante nunca foi observada antes, e lança luz sobre processos evolutivos que moldam ecossistemas microbianos. Embora as comunidades competitivas e cooperativas sejam predominantes, os cooperadores parecem ser mais bem-sucedidos em termos de maior abundância e ocupando diversos habitats.