Pesquisador estuda formação e estruturação de grupos microbianos

Imagem: Bolsista William Lopes (Arquivo pessoal)

Graduado em Farmácia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), William fez seu doutorado no programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular da mesma instituição. Como bolsista da CAPES teve parte de seus estudos desenvolvida no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, em inglês), nos Estados Unidos.

Fale sobre a sua trajetória acadêmica.
Desde o começo da graduação, fui bolsista de iniciação científica em grupos de pesquisa voltados para a microbiologia. Meu envolvimento em diversos projetos de pesquisa foi fundamental para lapidar meus interesses acadêmicos e, principalmente, treinar a habilidade de produzir conhecimento científico em ambientes multidisciplinares — algo que considero essencial na carreira de qualquer pesquisador. A iniciação científica consolidou uma base sólida na minha formação e proporcionou várias colaborações com grupos nacionais e internacionais, resultando em publicações importantes na área da microbiologia.

Após a graduação, incentivado pela minha orientadora, Prof. Marilene Vainstein, fiz a transição direta para o doutorado no programa de pós-graduação em Biologia Celular e Molecular da UFRGS. Minha orientação foi fundamentada no amplo exercício da liberdade de pensar, criticar, questionar e testar experimentalmente minhas hipóteses.

Sempre acreditei que estar inserido em ambientes plurais, com diferentes visões, permite a incorporação de um olhar dinâmico e sensível a questões relevantes no mundo. Alinhado com essa visão, realizei meu doutorado-sanduíche no Massachusetts Institute of Technology (MIT), sob a orientação do Prof. Jeff Gore. Ao chegar lá, encontrei um grupo altamente multidisciplinar, composto por físicos, matemáticos, ecologistas, engenheiros e microbiologistas, todos interessados e alinhados em contribuir com suas perspectivas em projetos relacionados à montagem e compreensão das dinâmicas de comunidades microbianas. Essa experiência internacional não só aprimorou minhas habilidades técnicas, mas também me proporcionou uma visão global da ciência, fortalecendo minha rede de colaboradores e contribuindo para a internacionalização do meu trabalho.

Minha trajetória até aqui tem sido marcada pela busca constante de desafios e pelo desejo de contribuir de maneira significativa para a ciência. Acredito que a formação de um pesquisador vai além dos laboratórios; envolve também a capacidade de comunicar ciência de maneira eficaz.

Do que trata a sua pesquisa?
Minha pesquisa aborda uma questão universal que tem despertado o interesse de pesquisadores há décadas: o que leva uma comunidade microbiana a existir em uma das muitas composições possíveis, mesmo em ambientes semelhantes? Por exemplo, por que a composição da microbiota nasal é diferente entre as pessoas? Em nosso estudo recentemente publicado na Nature Communications, descobrimos uma das respostas para essa pergunta.

Nossos achados demonstram que a cooperação entre espécies de microrganismos é um fator crucial que direciona a comunidade a um dos múltiplos estados de equilíbrio possíveis, ou seja, a multiestabilidade. Por exemplo, em uma comunidade composta por espécies que crescem cooperativamente (apresentando crescimento máximo quando um determinado número de indivíduos está cooperando), a composição final dessa comunidade pode ser definida pela abundância relativa das populações que interagem positivamente.

Além disso, nossa pesquisa sugere que, manipulando essas interações cooperativas, podemos potencialmente direcionar as comunidades microbianas para estados desejáveis. Do ponto de vista do hospedeiro humano, isso abre novas possibilidades para intervenções terapêuticas, pois esses estados podem incluir uma comunidade microbiana que causa doenças ou, eventualmente, promove a saúde. Isso significa que, ao entender e influenciar as relações entre as espécies, podemos desenvolver novas estratégias para controlar a transição entre esses estados.

Imagem: Pesquisador estuda formação e estruturação de grupos microbianos (Arquivo pessoal)

O que a sua pesquisa traz de novo?
Existe uma expectativa natural de que interações negativas (inibitórias) entre microrganismos definem quem vence e quem perde em uma competição entre essas espécies, determinando assim a habilidade de colonizar novos ambientes. O que demonstramos, tanto experimentalmente quanto teoricamente, é que em uma comunidade composta por espécies sujeitas a crescimento cooperativo (cuja habilidade competitiva é impactada pelo número de indivíduos na população), as interações cooperativas podem ser ainda mais determinantes na estruturação dessas comunidades.

Descobrimos que as interações cooperativas entre espécies podem estabilizar comunidades microbianas em estados alternativos, cada um com diferentes composições e funções. Esse entendimento desafia a visão tradicional de que apenas interações negativas dominam a estruturação das comunidades microbianas e abre novas possibilidades para manipulação dessas comunidades.

Qual a importância da sua pesquisa para a sociedade?
Minha pesquisa sobre crescimento cooperativo com foco em multiestabilidade não apenas responde a questões fundamentais sobre as interações microbianas, mas também fornece bases para avanços práticos que podem transformar a saúde humana. Ao entender como diferentes composições de microbiotas influenciam a saúde, poderemos desenvolver novas estratégias para prevenir e tratar infecções. Isso inclui a manipulação do crescimento cooperativo entre microrganismos para alcançar estados estáveis de microbiota saudável e promover comunidades microbianas benéficas. Ao compreender a extensão dessas interações cooperativas, poderemos restaurar e manter microbiotas saudáveis, suprimindo o crescimento de patógenos e prevenindo infecções.

Como a bolsa da CAPES contribuiu para a sua formação?
O acesso a uma rede internacional de cientistas e a recursos avançados para experimentos só foi possível graças ao fomento da CAPES, que desempenha uma função primordial no ensino superior. Minha experiência no exterior foi essencial para desenvolver habilidades de comunicação científica com pesquisadores de diversas áreas, enriquecendo minhas competências técnicas e visão científica. Atualmente, com o pós-doutorado no MIT, esse repertório de experiências continua a ser um pilar fundamental no meu desenvolvimento profissional.

Artigo mencionado: https://www.nature.com/articles/s41467-024-48521-9 

A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) é um órgão vinculado ao Ministério da Educação (MEC).
(Brasília – Redação CGCOM/CAPES)
A reprodução das notícias é autorizada desde que contenha a assinatura CGCOM/CAPES