Interações humanas com micróbios

As interações humanas com micróbios abrangem tanto usos práticos e simbólicos dos microrganismos, quanto interações negativas na forma de doenças que afetam seres humanos, animais domésticos e culturas agrícolas.

O uso prático de microrganismos começou na Antiguidade com a fermentação de alimentos [en]. Pão, cerveja e vinho são produzidos por leveduras desde o início da civilização, como já ocorria no Egito Antigo. Mais recentemente, microrganismos têm sido empregados desde a guerra biológica até a produção de substâncias químicas por meio de fermentação industrial [en], à medida que os químicos industriais descobrem como fabricar uma gama cada vez maior de compostos orgânicos, incluindo enzimas e moléculas bioativas como hormônios e inibidores competitivos usados como medicamentos. A fermentação também é utilizada para gerar substitutos de combustíveis fósseis, como etanol e metano, assim como produzido com algas. Microrganismos anaeróbios são fundamentais no tratamento de esgoto. Na pesquisa científica, leveduras e a bactéria Escherichia coli servem como organismo modelo, especialmente em genética e áreas correlatas.

No aspecto simbólico, um dos primeiros poemas sobre fabricação de cerveja destaca-se o Hino a Nincasi, sumério, de cerca de 1800 a.C. Na Idade Média, o Decamerão, de Giovanni Boccaccio, e Os Contos da Cantuária, de Geoffrey Chaucer, abordam o medo do contágio mortal e a decadência moral que poderia advir dela. Romancistas exploram as possibilidades apocalípticas das pandemias desde O Último Homem, de Mary Shelley (1826), e A Peste Escarlate, de Jack London (1912). Hilaire Belloc escreveu, em 1912, o poema humorístico “O Micróbio”. Pragas dramáticas e infecções em massa formam a trama de inúmeros filmes de Hollywood, começando com Nosferatu (1922). Em 1971, O Enigma de Andrómeda narrou a história de um microrganismo extraterrestre que ameaça a vida na Terra. Microbiólogos, desde Alexander Fleming, utilizam colônias bacterianas coloridas ou fluorescentes para criar pequenas obras de arte.

Microrganismos como bactérias e vírus são importantes como patógenos, causando doenças em humanos, plantas cultivadas e animais domésticos [en].

A cultura pode ser definida como o comportamento social e as normas encontradas nas sociedades humanas e transmitidas por aprendizagem social. Universais culturais presentes em todas as sociedades humanas incluem formas expressivas como arte, música, dança, ritual, religião e tecnologias como uso de ferramentas, cozinha, habitação e vestuário. O conceito de cultura material abrange expressões físicas como tecnologia, arquitetura e arte, enquanto a cultura imaterial inclui princípios de organização social [en], mitologia, filosofia, literatura e ciência.^[1] Este artigo descreve os papéis desempenhados pelos microrganismos na cultura humana.

Como os microrganismos só foram conhecidos a partir do período moderno, eles aparecem na literatura anterior de forma indireta, por meio de descrições de panificação e fabricação de cerveja. Somente com a invenção do microscópio, utilizado por Robert Hooke em seu livro Micrographia (1665)^[2] e por Antonie van Leeuwenhoek na década de 1670, foi possível observá-los diretamente.^[3]

A fermentação controlada com microrganismos na fabricação de cerveja, vinho, panificação, conservas e produtos lácteos fermentados, como iogurte e queijo é usada para modificar ingredientes e obter alimentos com características desejáveis. Os principais microrganismos envolvidos [en] são leveduras (cerveja, vinho e pão comum) e bactérias (legumes fermentados anaerobicamente, laticínios e pão de fermentação natural [en]). Essas culturas conferem sabor e aroma, inibem patógenos, aumentam digestibilidade e palatabilidade, fazem o pão crescer, reduzem o tempo de cozimento e geram produtos úteis como álcool etílico, ácido orgânicos, vitaminas, aminoácidos e dióxido de carbono. A segurança é mantida graças à microbiologia de alimentos.^[4][5][6]

Os processos oxidativos de tratamento de esgoto dependem de microrganismos para oxidar constituintes orgânicos. Microrganismos anaeróbios reduzem os sólidos do lodo, produzindo gás metano e um resíduo mineralizado estéril. No tratamento de água potável, o filtro de areia lento utiliza uma camada gelatinosa complexa composta por diversos microrganismos para remover material dissolvido e particulado da água bruta.^[7]

Ver artigos principais: Combustível de algas, Etanol celulósico, e Fermentação alcoólica

Microrganismos são usados na fermentação para produzir etanol^[8] e, em reatores de biogás, para gerar metano.^[9] Pesquisas exploram o uso de algas para produzir combustíveis líquidos^[10] e bactérias para converter resíduos agrícolas e urbanos em combustíveis utilizáveis.^[11]

Microrganismos são empregados em inúmeros fins comerciais e industriais, incluindo a produção de substâncias químicas, enzimas e outras moléculas bioativas, muitas vezes por engenharia de proteínas [en]. Por exemplo, o ácido acético é produzido pela bactéria Acetobacter aceti [en] e o ácido cítrico pelo fungo Aspergillus niger. A estreptoquinase, produzida por Streptococcus e modificada por engenharia genética, usada como dissolvedor de coágulos em pacientes com infarto. A ciclosporina A é um imunossupressor usado em transplantes de órgãos, enquanto as estatinas produzidas pela levedura Monascus purpureus reduzem o colesterol sanguíneo por inibição competitiva.^[12]

Microrganismos são ferramentas essenciais em biotecnologia, bioquímica, genética e biologia molecular. As leveduras Saccharomyces cerevisiae (levedura de cerveja) e Schizosaccharomyces pombe (levedura de fissão) são organismo modelo importantes por serem eucariotos simples, de crescimento rápido e facilmente manipuláveis.^[13] São particularmente valiosos em genética, genômica e proteômica, por exemplo, na produção de proteínas.^{[14][15][16][17]} A bactéria intestinal Escherichia coli, um procarionte, também amplamente usada como organismo modelo.^[18]

Microrganismos podem formar relação endossimbiótica com organismos maiores. Por exemplo, as bactérias do trato digestivo humano contribuem para a imunidade intestinal, síntese de vitaminas (ácido fólico, biotina) e fermentação de carboidratos complexos indigeríveis.^[19] Suplementos probióticos promovem saúde, e a microbiota intestinal é influenciada por dieta e medicamentos.^[20]

Ver artigo principal: Guerra biológica

Microrganismos patogênicos e suas toxinas foram desenvolvidos como possíveis agentes de guerra.^[21] Formas rudimentares de guerra biológica são praticadas desde a Antiguidade.^[22] No século VI a.C., os assírios envenenavam poços inimigos com um fungo que causava delírio.^[23] Em 1346, durante o cerco de Cafa [en], guerreiros mongóis mortos pela peste foram lançados sobre as muralhas, possivelmente contribuindo para a disseminação da Peste Negra na Europa.^{[23][24][25][26]}

Avanços em bacteriologia no século XX aumentaram a sofisticação dos agentes biológicos. Durante a Primeira Guerra Mundial, o Império Alemão realizou sabotagem biológica com antraz e mormo, com resultados indiferentes.^[27] Na Segunda Guerra Mundial, a Grã-Bretanha transformou em armas a tularemia, o antraz, a brucelose e as toxinas do botulismo, mas nunca as utilizou.^[28] Os EUA também exploraram agentes de guerra biológica,^[29] desenvolvendo esporos de antraz, brucelose e toxinas do botulismo para possível uso militar.^[30] O Japão desenvolveu agentes de guerra biológica, com o uso de experimentos em prisioneiros humanos, e estava prestes a utilizá-los quando a guerra terminou.^{[31][32][33][34][35]}

O vírus do mosaico da tulipa desempenhou um papel importante na "tulipomania" da Idade de Ouro Holandesa. A famosa tulipa Semper Augustus, em particular, devia seu padrão marcante à infecção por uma doença vegetal, um tipo de vírus mosaico [en], tornando-a a mais cara de todos os bulbos de tulipa vendidos.^[36]

Por serem muito pequenos e desconhecidos até a invenção do microscópio, os microrganismos não aparecem diretamente na arte ou literatura antes da Idade Moderna (embora surjam indiretamente em obras sobre panificação e cerveja). Antonie van Leeuwenhoek observou-os em água em 1676, o que foi confirmado logo depois por Robert Hooke.^[37] Algumas doenças graves, como a tuberculose, aparecem na literatura, na arte, no cinema, na ópera e na música [en].^[38]

As possibilidades literárias de histórias pós-apocalípticas sobre pandemias foram exploradas desde O Último Homem (1826), de Mary Shelley, e A Peste Escarlate (1912), de Jack London. Obras medievais como o Decamerão e Os Contos da Cantuária tratam do medo do contágio e da decadência moral, assim como da morte física.^[39]

A fabricação da cerveja é celebrada em verso desde a época da antiga Suméria, por volta de 1800 a.C., quando o “Hino a Nincasi” foi inscrito em uma tabuleta de argila. Nincasi, deusa tutelar da cerveja e filha do criador Enki [en] e da “rainha do lago sagrado [en]” Ninki [en], “manipula a massa e, com uma grande pá, mistura em um poço o bappir com mel [de tâmaras], ... rega o malte colocado no chão, ... embebe o malte em um jarro, ... espalha o mosto cozido em grandes esteiras de junco, o frescor prevalece, ... segura com ambas as mãos o grande mosto doce, fermentando-o com mel”.^[40]

O vinho é um tema frequente na literatura inglesa, desde os temperados “ypocras”, “claree” e “vernage [en]” franceses e italianos em O Conto do Mercador [en], de Chaucer, em diante. Falstaff, de William Shakespeare, bebia “sherris sack” espanhol, em contraste com a preferência de Sir Toby Belch [en] pelo “canary [en]”. As referências ao vinho nos séculos posteriores se ramificam para regiões mais vitícolas.^[41]

O poema humorístico “O Micróbio” (1912), de Hilaire Belloc,^[42] e o livro clássico Microbes and Man (1969), de John Postgate,^[43] são marcos.^[44][45]

Os micróbios aparecem em muitos filmes altamente dramatizados.^[46][47] Hollywood foi rápida em explorar as possibilidades narrativas envolvendo doenças mortais, infecções em massa e reações drásticas do governo, começando já em 1922 com Nosferatu, no qual uma figura semelhante ao Drácula, o Conde Orlok [en], dorme em solo profano contaminado pela peste, que ele leva consigo para onde quer que vá. Outro filme clássico, O Sétimo Selo, de Ingmar Bergman, de 1957, trata do tema da peste de maneira um tanto diferente, com a morte representada diretamente por um ator com um capuz. Mais recentemente, O Enigma de Andrômeda, de 1971, baseado em um romance [en] de Michael Crichton, retratou um micróbio extraterrestre contaminando a Terra.^[47]

A canção “A Very Cellular Song [en]” (1968), da banda de folk progressivo The Incredible String Band, é narrada parcialmente do ponto de vista de uma ameba, um protista.^[48] A pandemia de COVID-19 inspirou diversas canções e álbuns.^[49]

A arte microbiana [en] consiste na criação de obras cultivando bactérias (geralmente em placas de ágar [en]) para formar padrões desejados, muitas vezes fluorescentes sob luz ultravioleta.^[50] Alexander Fleming, o descobridor da penicilina, criou “pinturas de germes” usando diferentes espécies de bactérias que eram naturalmente pigmentadas em diferentes cores.^[51]

Um exemplo de protista em uma obra de arte é a escultura em bronze Amoeba, da artista Louise Bourgeois. Ela tem uma pátina branca semelhante ao gesso e foi projetada entre 1963 e 1965, com base em desenhos da barriga de uma mulher grávida que ela fez já na década de 1940. De acordo com a Tate Gallery, a obra “é uma forma orgânica modelada de forma grosseira, com suas protuberâncias e abertura única sugerindo uma criatura viva e em movimento nos estágios da evolução”.^[52]

• 
  Microrganismos no Tâmisa em Brentford e Hungerford. Arthur Hill Hassall [en], 1850
• 
  Microbiólogo britânico da Primeira Guerra Mundial examinando um tubo de ensaio com bactérias. James McBey [en], 1917
• 
  Selo soviético de 1966 do Congresso Internacional de Microbiologia
• 
  Cena de praia feita com bactérias vivas numa placa de Petri expressando proteínas fluorescentes [en] diferentes. Arte microbiana [en] de Nathan Shaner, 2006

Ver artigo principal: Patógeno

Os microrganismos são os agentes causadores (patógenos) de muitas doenças infecciosas em seres humanos e animais domésticos. As bactérias patogênicas causam doenças como a peste, a tuberculose e o antraz. Os protozoários causam doenças como a malária, a doença do sono, a disenteria e a toxoplasmose. Os fungos microscópicos causam doenças como a micose, a candidíase e a histoplasmose. Os vírus patogênicos causam doenças como gripe, febre amarela e HIV/AIDS.^[53][54]

A prática da higiene surgiu para evitar infecções e deterioração de alimentos eliminando microrganismos do ambiente.^[55]

Ver artigo principal: Fitopatologia

Os microrganismos, incluindo bactérias,^[56][57] fungos e vírus, são importantes como patógenos vegetais, causando doenças nas plantas cultivadas. Os fungos causam doenças graves nas culturas, como a ferrugem da folha do milho, a ferrugem do caule do trigo e o oídio. As bactérias causam doenças nas plantas, incluindo manchas nas folhas e galhas na copa. Os vírus causam doenças nas plantas, como o mosaico foliar.^[58][59] O oomiceto Phytophthora infestans causa a praga da batata, tendo contribuído para a Grande Fome Irlandesa da década de 1840.^[60]