Bactérias do intestino ajudaram o cérebro humano a evoluir; entenda

Um dos maiores quebra-cabeças da biologia evolutiva é a origem da energia necessária para sustentar o órgão mais complexo e de custo biológico mais “caro” do corpo humano: o nosso cérebro. Embora represente apenas 2% do nosso peso, ele consome vorazmente 20% de todas as calorias que ingerimos.

Essa característica nos distingue de outros primatas, cujos cérebros são proporcionalmente menores. Para suprir essa demanda massiva por glicose, a evolução pode ter recorrido a mudanças estratégicas na nossa microbiota intestinal, acelerando o metabolismo para fornecer o “combustível” necessário.

Isso não quer dizer que o cérebro humano é o maior do reino animal em termos absolutos; afinal, baleias e elefantes possuem cérebros mais volumosos do que o nosso. A questão-chave é a proporção entre o órgão e o restante do corpo, fenômeno que é conhecido na neurociência como encefalização.

Um estudo publicado recentemente na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) oferece uma explicação surpreendente para esse processo evolutivo: a resposta pode não estar apenas na nossa genética, mas nos trilhões de microrganismos que vivem no nosso intestino.

Liderado por pesquisadores da Universidade Northwestern, o estudo experimental in vivo apresenta provas concretas de que o cérebro humano não evoluiu sozinho, mas pode ter recebido uma “ajuda” importante da nossa microbiota intestinal, ou seja, bactérias, vírus e fungos que, como sabemos, influenciam nosso metabolismo e nosso sistema imune.

Como um transplante de micróbios do intestino afeta o cérebro

Para testar se os micróbios realmente moldam o cérebro, a equipe liderada pela antropóloga biológica Katherine Amato realizou transplantes da microbiota intestinal de três espécies de primatas para o organismo de camundongos "germ-free", ou seja, criados em ambientes estéreis, sem nenhuma bactéria no corpo.

Estudos anteriores, também realizados no laboratório de Amato, revelaram que nossas bactérias eram melhores produtoras de energia metabolizável para o organismo como um todo — criando as condições metabólicas necessárias para sustentar um cérebro grande e energeticamente exigente.

A nova pesquisa foca diretamente no próprio cérebro. O objetivo agora foi verificar se a microbiota de espécies de primatas com cérebros grandes (humanos e macacos-esquilo) e de uma espécie de primata com cérebro pequeno (macacos-rhesus) impactaria o funcionamento do cérebro dos roedores.

Após oito semanas, os resultados mostraram que os camundongos com microbiota de primatas de cérebro grande, como humanos, ativaram genes essenciais para a produção de energia e plasticidade, fundamentais para o aprendizado. Já nos animais com bactérias de primatas de cérebros menores, esses processos foram significativamente reduzidos.

Em um comunicado, Amato confessa ter se surpreendido, pois “muitos dos padrões que vimos na expressão gênica cerebral dos camundongos eram os mesmos padrões vistos nos próprios primatas. Em outras palavras, conseguimos fazer com que os cérebros dos roedores se parecessem com os cérebros dos primatas reais de onde vieram os micróbios”, concluiu.

Principais descobertas e possíveis aplicações futuras

A análise dos cérebros dos camundongos que participaram do experimento revelou dois impactos associados à microbiota proveniente de primatas com cérebros maiores. O primeiro deles — uma explosão de energia — turbinou certas instruções genéticas no cérebro.

Isso sugere que a nossa microbiota evoluiu para ajudar a converter a dieta em energia de forma mais eficaz. Embora não “alimente” diretamente o cérebro, essa comunidade intestinal cria as condições metabólicas ideais para que ele jamais fique sem energia.

O segundo impacto observado diz respeito à chamada plasticidade sináptica, que é a capacidade de fortalecer as conexões (sinapses) entre os neurônios. Isso se dá não apenas pela neuritogêse — que é o crescimento de prolongamentos dos neurônios —, mas também pela capacidade de formar novas conexões e reforçar as existentes.

Segundo a pesquisa, essas evoluções não vieram de forma isolada. À medida que nossos ancestrais mudavam sua dieta, suas bactérias intestinais também mudavam, tornando-se parceiras eficientes que permitiram ao nosso sistema nervoso expandir suas capacidades para níveis nunca vistos no reino animal.

A descoberta acessória de um padrão de expressão gênica associado ao TDAH, esquizofrenia, transtorno bipolar e autismo — presente nos genes dos camundongos com micróbios de primatas com cérebros menores — pode ajudar a explicar a origem de transtornos do neurodesenvolvimento, como o autismo, geralmente acompanhados de problemas gastrointestinais.

"Isso sugere que, se o cérebro humano for exposto aos micróbios 'errados' durante a infância, seu desenvolvimento pode ser desviado", alerta o estudo. A constatação aponta para uma nova linha de investigação em que intervenções no microbioma, via dieta ou microrganismos, poderiam modular o desenvolvimento do cérebro e o risco de doenças mentais.