Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/30393
Título: Cooperative and harmful behaviour in the bacterial world
Autor: Domingues, Iolanda Lopes, 1986-
Orientador: Dionísio, Francisco, 1971-
Lopes, Fátima
Palavras-chave: Teses de doutoramento - 2017
Data de Defesa: 2017
Resumo: Bacteria are social organisms capable of displaying a multiplicity of complex behaviours, some of them with a significant impact on human lives. Antibiotic resistance, for one, is currently a major health menace and is typically envisioned as an asocial behaviour. Yet, sensitive bacteria can survive the action of antibiotics, given that their social entourage gathers the right characteristics. In this thesis social behaviour of bacteria, ranging from altruistic to spiteful, are shown to affect not only their survival, but also their ability to counterattack the invasion of competing bacteria, and ensure the preservation of social traits, such as antibiotic resistance. To ascertain the complexity and relevance of social behaviours on the bacterial world we studied two types of Escherichia coli mobile genetic elements: bacteriophages and plasmids. Such elements, are not only able to transmit horizontally between different bacterial lineages, but are also able to promote social behaviour in bacteria. In this thesis, both a temperate bacteriophage and three different conjugative plasmids were shown to act as promotors of bacterial social behaviours – both cooperative and harmful. Lysogenic bacteria were shown to use the λ bacteriophage as an allelopathic agent able to harm susceptible cells in their vicinity. This behaviour is of a spiteful nature towards the killed susceptible cells, but also proves to be altruistic towards surviving lysogenic bacteria in the population. Similarly, ampicillin-resistant bacteria, carrying conjugative plasmids, were able to cooperate in the detoxification of ampicillin enriched environments, which led to the survival of genetically sensitive bacteria. However, such sensitive hitchhikers did not remain unharmed for long. In fact, the resistant bacteria were able to use plasmids as a mechanism to harm plasmid-free bacteria and also to restore the cooperative antibiotic-resistance in the population. There is a great need to increase the general knowledge about bacterial social behaviours, since they are involved in well-known threats to public’s health. As far as bacteria are concerned, especially pathogenic bacteria, it is urgent to understand how social behaviours influence the ability of strains to survive the action of antibiotics, but also how they are able to cope when competing against non-pathogenic strains.
As bactérias são organismos sociais capazes de desempenhar uma multiplicidade de comportamentos complexos, alguns dos quais com um impacto significativo na vida dos seres humanos. A resistência a antibióticos, por exemplo, é uma das maiores ameaças à saúde pública da atualidade e é tipicamente vista como um comportamento associal. Porém, bactérias sensíveis podem sobreviver à ação de antibióticos, se o seu enquadramento social reunir as características necessárias. Nesta tese, mostra-se que comportamentos sociais bacterianos, desde altruísmo a malícia, são capazes de afetar não só a sua sobrevivência como também a sua habilidade de contra-atacar a invasão de bactérias competidoras, assegurando a preservação de traços sociais, tais como a resistência a antibiótico. Por forma a desenvolver os conhecimentos relativos à complexidade e relevância dos comportamentos sociais no “mundo bacteriano”, estudamos dois tipos de elementos genéticos móveis de Escherchia coli: bacteriófagos e plasmídeos. Esses elementos são, não só capazes de ser transferidos horizontalmente entre diferentes linhagens bacterianas, como também são capazes de promover comportamentos sociais em populações bacterianas. Nesta tese, demonstra-se que, tanto um bacteriófago temperado como três plasmídeos conjugativos, atuam como promotores de comportamentos sociais – sejam cooperativos ou prejudiciais. É demonstrado que bactérias lisogénicas podem usar o fago λ como um agente alelopático capaz de prejudicar células suscetíveis na sua vizinhança. Este comportamento é de uma natureza maliciosa do ponto de vista das bactérias suscetíveis, mas também se mostra altruístico para com as outras bactérias lisogénicas que existem na população. Da mesma forma que bactérias resistentes a ampicilina, que possuem plasmídeos conjugativos, foram capazes de cooperar na destoxificação de um ambiente suplementado com ampicilina, o que por sua vez levou à sobrevivência de bactérias geneticamente sensíveis à ampicilina. No entanto, essas bactérias sensíveis oportunistas não permaneceram impunes por muito tempo. De facto, as bactérias resistentes foram capazes de usar os plasmídeos como uma forma de prejudicar as bactérias inicialmente sem plasmídeo e também como forma de restaurar o comportamento cooperativo de resistência a antibióticos na população. Existe uma grande necessidade em aumentar o conhecimento geral acerca de comportamentos sociais bacterianos, uma vez que estes organismos estão envolvidos em ameaças à saúde pública bem conhecidos. Em relação a bactérias, especialmente bactérias patogénicas, é urgente perceber como é que comportamentos sociais influenciam a capacidade de sobrevivência de estirpes à ação de antibióticos, mas também como é que elas essas estirpes são capazes de lidar quando em competição com bactérias não patogénicas.
Descrição: Tese de doutoramento, Biologia (Biologia Evolutiva), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017
URI: http://hdl.handle.net/10451/30393
Designação: Doutoramento em Biologia
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