Uma pesquisa recém-publicada liderada pela Northumbria University mostra que, ao contrário do que se acredita, o veneno de cobras e aranhas é na verdade povoado de micróbios, incluindo bactérias que podem causar infecção em pessoas que sofreram uma mordida.
Por décadas, os cientistas pensaram que o veneno animal é um ambiente totalmente estéril devido ao fato de estar cheio de substâncias antimicrobianas – materiais que podem matar bactérias.
No entanto, novas evidências científicas de pesquisas lideradas pelo professor associado de ciências celulares e moleculares da Northumbria University, Sterghios Moschos, e o biólogo de veneno Steve Trim, fundador e CSO da empresa de biotecnologia Venomtech, mostraram que esse não é o caso.
O trabalho, publicado hoje na revista científica Microbiology Spectrum , demonstra como os microrganismos são adaptáveis. O estudo fornece fortes evidências genéticas e culturais de que as bactérias podem não apenas sobreviver nas glândulas de veneno de várias espécies de cobras e aranhas, mas também podem sofrer mutações para resistir ao líquido notoriamente tóxico que é o veneno.
As descobertas também sugerem que as vítimas de mordidas de animais venenosos podem, portanto, também precisar ser tratadas para infecções, não apenas antiveneno para combater as toxinas depositadas através da mordida.
Desafiando o dogma da esterilidade do veneno
Procurando preencher uma lacuna na pesquisa, Dr. Moschos e colegas investigaram o veneno de cinco espécies de cobras e duas de aranhas . "Descobrimos que todas as cobras e aranhas venenosas que testamos tinham DNA bacteriano em seu veneno", explicou o Dr. Moschos.
"As ferramentas de diagnóstico comuns falharam em identificar essas bactérias corretamente - se você estivesse infectado com elas, um médico acabaria lhe dando os antibióticos errados, potencialmente piorando as coisas.
"Quando sequenciamos seu DNA, identificamos claramente as bactérias e descobrimos que elas sofreram mutações para resistir ao veneno. Isso é extraordinário porque o veneno é como um coquetel de antibióticos, e é tão denso com eles que você pensaria que a bactéria não resistiria. uma chance. Eles não apenas tiveram uma chance, eles fizeram isso duas vezes, usando os mesmos mecanismos", acrescentou o Dr. Moschos.
"Também testamos diretamente a resistência de Enterococcus faecalis, uma das espécies de bactéria que encontramos no veneno de cobras cuspideiras, ao próprio veneno e comparamos com um isolado hospitalar clássico: o isolado hospitalar não tolerou o veneno em todos, mas nossos dois isolados cresceram alegremente nas maiores concentrações de veneno que pudemos jogar neles."
Implicações para o tratamento clínico
2,7 milhões de lesões relacionadas a mordidas venenosas ocorrem anualmente, predominantemente na África, Ásia e América Latina. Destes, acredita-se que 75% das vítimas desenvolverão infecções em tecidos danificados por toxinas de veneno, sendo a bactéria Enterococcus faecalis uma causa comum de doença.
Anteriormente, pensava-se que essas infecções eram uma consequência de ter uma ferida aberta da mordida, em oposição às bactérias causadoras de infecções que vieram do próprio veneno.
Os pesquisadores dizem que seu estudo mostra a necessidade de os médicos considerarem o tratamento de vítimas de picada de cobra não apenas para destruição de tecidos, mas também para infecção, o mais rápido possível.
Steve Trim, da Venomtech, acrescentou: "Ao explorar os mecanismos de resistência que ajudam essas bactérias a sobreviver, podemos encontrar maneiras inteiramente novas de atacar a resistência a vários medicamentos , potencialmente através da engenharia de peptídeos de veneno antimicrobianos".
A species of Australian funnel-web spider. Credit: Marshal Hedin
Two groups of highly venomous spiders might
be seeing more of each other at family reunions. A new study led by San
Diego State University biologist Marshal Hedin has found that two
lineages of dangerous arachnids found in Australia—long classified as
distantly related in the official taxonomy—are, in fact, relatively
close cousins. The findings could help in the development of novel
antivenoms, as well as point to new forms of insecticides.
The spiders
in question are those from the families Atracinae and Actinopodidae and
include Australian funnel-web spiders and eastern Australian mouse
spiders, respectively. One member of Atracinae, Atrax robustus, is
considered by many to be the most venomous spider in the world.
"A reasonable number of people get bitten every year, but basically
nobody dies from it anymore because of the wide availability of
antivenom," Hedin said.
Historically, the spiders were thought to have diverged from a common
ancestor more than 200 million years ago and therefore were only
distantly related. Based on their anatomy and other traits, funnel-web
spiders and mouse spiders closely resemble other species of spiders
known to be distantly related. Yet based on their highly similar
venom—the same antivenom can treat bites from both Atricinae and
Actinopodidae —many biologists suspected these spider groups might be
more closely related than previously thought.
"The funnel-webs always were an uncomfortable fit in their taxonomic place," Hedin said. "I could see the writing on the wall."
So Hedin and colleagues, with help from biologists in New Zealand and
Argentina, collected new spiders from both branches throughout
Australia, sought out museum specimens and raided his own collection to
come up with dozens of specimens representing various branches of
spiders both closely and distantly related. Then the scientists
sequenced large chunks of the spiders' genomes, looking for genetic
patterns that would reveal how the species are related to one another.
After this analysis, the researchers discovered that the Australian
funnel-web spiders and mouse spiders were, in fact, fairly closely
related, although it's unclear exactly when they diverged from a common ancestor.
In addition to solving that mystery, Hedin and colleagues discovered
the existence of three entirely new taxonomic families of spiders. The
researchers published their findings last month in Nature Scientific Reports.
Online taxonomy databases have already begun updating to reflect
these changes, Hedin said. "We've convincingly resolved this
relationship."
Knowing these spiders' ancestry could help scientists devise a kind
of general-purpose antivenom to treat bites from a wide variety of
related spider species, Hedin explained. In addition, funnel-web and
mouse spider venom is notable for containing many different types of
peptide molecules, including some that specifically target insects.
Knowing more about how their venom evolved could help bioengineers to
design bio-insecticides that target insects but are harmless to
vertebrate animals.
More information:
Marshal Hedin et al.
Phylogenomic reclassification of the world's most venomous spiders
(Mygalomorphae, Atracinae), with implications for venom evolution, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-19946-2
For a display of nature's diabolical inventiveness, it's hard
to beat spiders. Take the reclusive ogre-faced spider, with its large
fangs and bulging, oversized middle eyes. Throughout the tropics these
eight-legged monsters hang from twigs, an expandable silk net stretched
between their front legs so they can cast it, lightning-fast, over their
victims. Showy peacock spiders, in contrast, flaunt rainbow-colored
abdomens to attract mates, while their outsized eyes discern fine detail
and color—the better to see both strutting mates and unsuspecting prey.
Bolas spiders, named for the South American weapon made of cord and
weights, specialize in mimicry. By night, the female bolas swings a
silken line with a sticky ball at its end while emitting the scent of a
female moth to lure and nab male moths.
Among spiders, "Every group has a weird story," says Hannah
Wood, a spider researcher at the Smithsonian Institution National Museum
of Natural History (NMNH) in Washington, D.C. Spiders' universal
ability to make silk helps explain their global success—an estimated
90,000 species thrive on every continent except Antarctica. This
material, used for capturing prey, rappelling from high places, and
building egg cases and dwellings, is itself fantastically diverse, its
makeup varying from species to species. The same goes for venom, another
univers
al spider attribute—each species makes a different concoction of
up to 1000 different compounds.
Until recently, arachnologists trying to unravel how spiders' vast
range of adaptations arose built family trees based on morphology and
behavior. Lately, however, studies of genes and proteins are opening a
new era of spider biology. Researchers have sequenced full genomes of
three species—the golden orb-weaver, the African social velvet spider,
and the common house spider—and have done more limited genetic and
protein studies on many others. The analyses are highlighting the
tangled paths of spider evolution, bringing into focus the complexities
of spider silk and venom, and suggesting molecular-based ways to study
these animals' behaviors. "Genomics has impacted nearly everything,"
says Jason Bond, who studies spiders at Auburn University in Alabama.
"It's changed the kinds of questions people can ask."
Based mainly on fossil evidence and specimens preserved in amber,
biologists concluded long ago that spiders descended from a many-legged,
scorpionlike ancestor that by 380 million years ago had a long tail but
looked quite spiderlike and may even have had silk glands. By 300
million years ago, fossils show, eight-legged creatures with spiderlike
mouth parts, primitive silk glands, and stumpy abdomens had emerged.
Those abdomens were still segmented, not fused as in today's spiders.
But what happened afterward to produce the explosion of spider diversity
seen now has been mysterious.
Today, taxonomists recognize three spider groups. The
Mygalomorphae—ground-dwelling creatures characterized by fangs that
point straight down—include about 2500 species, including tarantulas and
so-called trapdoor and funnel-web spiders. Another group, Liphistiidae,
consists of 97 species, many of which also build trap-doors to capture
prey. The third group, the Araneomorphae, includes 5500 jumping spiders,
4500 dwarf spiders, 2400 wolf spiders, and thousands of web spinners.
Within those three groups, researchers have tried to classify species
by the direction of their fangs, the shape of their sexual parts, and
other aspects of their appearance or behavior. They also enlisted
molecular methods beginning in the early 1990s, when arachnologists
identified a half-dozen short, conserved spider DNA sequences that still
had enough variation between species to derive relationships. Yet those
analyses "never really worked that well," says NMNH evolutionary
biologist Jonathan Coddington. Now, more powerful genomic tools are
beginning to make sense of the tangle. "After years of effort, all of a
sudden pretty reasonable [family trees] are coming out," says Linda
Rayor, a behavioral ecologist at Cornell University.
A milestone came in 2014, when two reports in Current Biology
"turned spider evolution upside down," says Gustavo Hormiga, a spider
systematist at The George Washington University in Washington, D.C., who
co-led one of the studies. Instead of using the usual small set of DNA
markers, both teams compared hundreds of genes from up to 40 spider
species to build a family tree that included all the web builders.
Contrary to earlier studies, the analyses divided orb weavers, the many
spider species that make the classic spiral webs and cobwebs, into two
groupings and put them on very different branches of the tree. Orb
weavers that produce fuzzy, sticky fibers called cribellate silk ended
up in a part of the tree that includes many spiders that don't make webs
at all, whereas orb weavers that make a viscid silk are on their own
branch.
That unexpected breakup has two possible explanations. Either the
behaviors, body structures, and materials used in weaving webs evolved
twice, or web capabilities evolved much earlier in a common ancestor of
both branches and were lost in many species on the cribellate web
weavers' branch. Bond, who led the other study, thinks it is more likely
that orb weaving evolved only once, in a common ancestor.
In a later study comparing almost 3400 active genes in 70 spider
species, Bond's team found that mostly webless, ground-dwelling
arachnids such as wolf spiders and jumping spiders diversified much more
quickly than web weavers, perhaps because they were able to exploit a
plethora of new opportunities once they no longer had to build and tend
webs. "Once we get rid of the orb web, that's where we see some of the
biggest bursts of speciation," Bond says.
Called ogre-faced spiders because of their looks,
these gangly arachnids are also known as net-casting spiders for their
hunting technique.
EMANUELE BIGGI/MINDEN PICTURES
This diversification occurred about 100 million years ago, he and his colleagues reported 16 February 2016 in PeerJ,
around the same time as an explosion of nonflying insects that could
serve as prey for ground-based spiders. Such genetic comparisons, Bond
says, "are transforming our understanding of spider evolution."
Spider biologists expect to learn still more from complete genomes.
But spider genomes "have been a hard nut to crack," says Jessica Garb,
an evolutionary biologist and geneticist at the University of
Massachusetts in Lowell. The genomes are big—some surpass the human
genome—and full of repetitive DNA. Moreover, spiders are not closely
related to most of the other animals whose genomes have already been
sequenced, making it difficult to use those references to piece together
and analyze spider genomes. And overall, there's never been a lot of
funding available for spider research. Whereas for some animal
groups—such as birds—hundreds of genomes have been sequenced, only four
spider genomes have been even partially deciphered.
Evolutionary biologist Trine Bilde at Aarhus University in Denmark
spearheaded the first genome project as part of her research into the
boom and bust lives of the African social velvet spider, Stegodyphus mimosarum.
This species lives in nests, with up to 1000 individuals, mostly
females, spinning dense, meter-sized webs capable of snaring
15-centimeter-long grasshoppers. The spiders are homebodies and
therefore tend to breed only within their colony. That habit, plus
evidence that colonies sometimes die out very quickly, suggested that
they might be highly inbred, lacking the genetic variation that shields
other organisms against such die-offs. Yet the species also thrives in a
wide range of temperatures and humidity.
Bilde thought the velvet spider's genome would hold clues to the
animal's social behavior and its odd mix of resilience and fragility, so
her team and the Chinese sequencing giant BGI set out to sequence its
DNA and, for comparison, that of a tarantula. The researchers expected
that inbreeding—which reduces genetic variation between
individuals—would make the social velvet spider's genome easier to
complete. To their surprise and dismay, the genome turned out to contain
long stretches of noncoding and repetitive DNA, which made it difficult
to piece together the short reads produced by the sequencing machine.
The tarantula genome was even worse—twice as large and even richer in
duplicated regions. Drawing on significant computer power, however, they
were finally able to stitch together the social velvet spider's genome,
although they could not assemble a satisfying version of the
tarantula's.
These genomes are only starting to be plumbed for insight on the
velvet spider's social behavior and its adaptability. Bilde's team also
plans to study populations of velvet spiders living in different
environments to check whether changes in their microbiome or so-called
epigenetic changes—chemical modifications of DNA—help the animals cope
with varied and changing conditions.
Meanwhile, these first genomes—together with less ambitious molecular
studies—are yielding a different payoff: They are helping break open
silk and venom research. Cheryl Hayashi, a spider silk geneticist at the
American Museum of Natural History in New York City, is among the
researchers thrilled by what she is learning about the molecular
diversity of these substances. "I feel like I am so fortunate to be
working at this time," she says.
When the labyrinth spider senses vibrations, it rushes out to catch prey and then retreats into its homespun tunnel.
ALEX HYDE/MINDEN PICTURES
Silk genes, which code for extremely large proteins with
stretches of amino acids that repeat many times, are themselves long and
full of repetitive DNA that's hard to decipher. But the velvet spider
genome, together with that of the orb weaver and the house spider, has
exposed an unexpected variety of silk genes—"a lot more than we
thought," Coddington says. Researchers had already identified two genes
for the class of silk known as major ampullate, which forms the
superstrong dragline threads that anchor webs and are the inspiration
for a major effort to make spider silk commercially (see p. 293). The
social velvet spider's genome, however, revealed 10 genes just for that
one kind of silk and nine other genes for additional silk proteins.
In search of more, Hayashi embarked on one of the other genome efforts. Early in her career, she had cloned the Flag
gene, which codes for flagelliform silk, the elastic filament that orb
weavers use in the insect-capturing spirals of their webs. The task took
many months and was "not for the faint of heart," Hayashi recalls. So
she was happy to join with Benjamin Voight from the University of
Pennsylvania, Ingi Agnarsson from the University of Vermont in
Burlington, and others to decipher and characterize the genome of the
golden orb-weaver (Nephila clavipes).
The genome, the group reported online on 1 May in Nature Genetics,
contains 28 silk genes, eight of them new to science. "In the past, we
thought we could define all the silk genes in one species, that there
would be a handful, and we could say, ‘This is the gene for a particular
kind of silk,'" Hayashi says. "But it turns out that it's not that
simple." Not only is there no one-to-one correlation between genes and
silk types, but some silk genes seem to have gained entirely different
functions. One of the orb weaver's silk genes is even expressed in the
spider's venom gland.
Hayashi and her colleagues are now building on the genetic studies to
learn how spiders make their silk. The typical orb weaving spider has
many silk glands divided into seven types; each type of gland produces a
specific mixture of proteins, which forms a distinctive type of silk
when it is extruded through one of the spider's spinnerets. Hayashi and
her colleagues have recently identified which silk genes are active in
each of the golden orb-weaver's seven types of glands. They have also
looked for the activity of similar genes in the silk glands and other
tissues of cobweb-weaving spiders, a subset of orb weavers that build 3D
webs instead of flat ones. They discovered 209 potential silk and glue
components, the team reported on 21 August in Scientific Reports. "It's mind boggling," Hayashi says.
The newly deciphered genes help explain the molecular basis of spider
silk properties. The silk genes contain short stretches of DNA called
motifs that vary between species in number and in their exact sequence.
By comparing the genetic differences with differences in silk
properties, Hayashi's team has found that those motifs appear to
influence strength, elasticity, and other features.
Sorting out this complexity may help bioengineers better understand
and, ultimately, harness silk's remarkable strength and flexibility. "In
these sequences, there are answers to questions such as, ‘How do
spiders keep the silk liquid at extremely high concentrations in the
body?’" Hayashi notes. "It's hard for biochemists to do this." For
example, she and others found that the silk glands contain nonsilk
proteins that may serve as molecular chaperones to help with production
of the fiber.
For researchers trying to make artificial silks, these findings are a
gold mine. "All of a sudden we can do molecular genetics of silk,"
Coddington says. "The door is open."
The door has also flown open for the similarly complex world of
spider venoms, which may offer compounds useful for controlling insects
or relieving pain. "Venom cocktails are really rich; they can have up to
1000 different chemicals and the mix varies a lot," says Greta Binford,
an evolutionary biologist at Lewis & Clark College in Portland,
Oregon, who studies the unusual tissue-destroying properties of the
venom of the brown recluse spider. (People who are bitten can develop
gangrene so serious they can lose a limb.) The new genomes and follow-up
protein studies, she notes, "give us more confidence that we're
capturing a comprehensive set of venoms."
Australia's tiny peacock spiders wiggle their colorful abdomens to attract mates.
ADAM FLETCHER/MINDEN PICTURES
Even before the recent genome work, researchers had
characterized some of the components of black widow venom, identifying
two seemingly unique families of proteins: latrotoxins, which act on
neurons; and latrodectins, whose role in venom remains unclear. (Both
are named for the black widow genus, Latrodectus.) The black
widow genome likely contains genes for many more toxins, but it has
proven exceptionally hard to piece all of its DNA sequences together. So
she and her colleagues have instead looked for venom genes in the
genome of a close Latrodectus relative, the common house spider, Parasteatoda tepidariorum, which was reported on 31 July in BMC Biology by a team headed by Alistair McGregor of Oxford Brookes University in the United Kingdom.
Although a house spider's bite is not as painful as the black
widow's, Garb and her colleagues were surprised to find that its venom
is seething with latrotoxins—47 in all, they revealed on 16 February in BMC Genomics.
All differ from those known in black widow venom. The finding "suggests
[that spider family] is evolving in a very dynamic way," Garb says. For
example, black widows make α-latrotoxin, which specifically attacks
vertebrate nerve cells, but the house spider does not. This toxin may
have evolved in black widows because they are big enough to build webs
capable of ensnaring small lizards and other prey with backbones, Garb
suggests.
The analysis also supports the provocative idea that members of Latrodectus
got their neurotoxins when a bacterium invaded their ancestor's cells
and left behind some of its DNA. Combing through a genome database
revealed that the closest known matches to the house spider's latrotoxin
genes are bacterial genes. "Understanding the dynamics of venom
evolution will help us refine not only our searches for new drugs and
therapies, but also our understanding of how evolution generates
chemical novelties," Binford says.
Among spiders, silk and venom stand out as two key chemical
novelties. But spiders have other impressive and unique adaptations.
Peacock spiders and other jumping spiders use internal hydraulic pumps
rather than leg muscles to leap 30 times their body length. Spitting
spiders spew silky glue from their venom glands to pin down other,
larger spiders for a killing bite to the leg. African sand spiders can
survive a year with no food or water.
The size and complexity of spider genomes means that new sequences,
and revelations about such traits, will be slow in coming. But like the
patient predators they study, spider researchers are willing to wait.
The rewards of genomics will come in time, they say. "Spider
systematics, spider evolution and ecology, even spider behavior, have
lagged for many years because [of ] the genomic complexities," Bond
says. "That's changed. Arachnology is starting to reach a level of
maturity." *Correction 2 November, 2:30 p.m.: An earlier version of this story incorrectly described the silk by some orb weavers as woolly when viscid is accurate.
Though small compared with the Goliath birdeating spider (left)
with its 30-centimeter leg span, the brown recluse (right) packs a
toxic venom.
TIM FLACH/GETTY IMAGES
segunda-feira, 21 de setembro de 2015
Tarântulas
Tempo de Duração: 51 min Ano de Lançamento: 2010 Qualidade: TVRip Formato: Avi Audio: Português (PT)
Legenda: -
Tamanho: +- 411 MB
Sinopse: A tarântula é a espécie de maior tamanho de
toda a família de aracnídeos. Isto, unido à sua presença peluda e às
glândulas venenosas que habilmente utiliza para atacar as suas presas,
faz dela um animal tão temido como ágil. O canal Odisseia acompanha o
Doutor Robert Raven na sua aventura pela Austrália com o fim de
identificar o maior número possível de novas espécies de tarântulas, e
velar assim pela sua proteção. Para isso, não irá hesitar em penetrar
nos bosques mais remotos e nas zonas mais áridas e desérticas do
interior australiano.
Durante esta peculiar viagem, iremos visitar uma
quinta onde se criam tarântulas, iremos conhecer os revolucionários fins
médicos destas extraordinárias criaturas em alguns lugares do mundo,
como no Camboja, onde são utilizadas para combater dores de costas ou as
insônias. Além disso, iremos analisar o crescimento surpreendente do
comércio de tarântulas como animais de estimação. Atrevem-se a
desenterrar todas as vossas fobias e passar a próxima hora na companhia
de tarântulas?
Pesquisadores acabam de registrar a ocorrência de um
minúsculo representante de Mygalomorphae, grupo que inclui as aranhas
caranguejeiras, em rochas formadas durante o Triássico Superior. O raro
achado revela dados importantes sobre a evolução desse animal, conforme
Alexander Kellner apresenta em sua coluna de fevereiro.
Por: Alexander Kellner
Publicado em 08/02/2013
|
Atualizado em 08/02/2013
Reconstituição da ‘Friularachne rigoi’. A aranha foi
encontrada em depósito marinho, mas com vestígios de vida terrestre. Por
isso os pesquisadores acreditam que o animal vivia numa ilha e foi
carregado para o mar. (ilustração: Lukas Panzarin)
Na busca por fósseis, pesquisadores costumam ter sua atenção voltada
para exemplares que possam ser visualizados sem maiores dificuldades. Em
geral, esse é o caso das peças maiores, como ossos, troncos ou folhas
grandes. Mas, muitas vezes, importantes descobertas são feitas com
achados de diminutas dimensões que facilmente poderiam passar
despercebidos.
Este é o caso de uma nova espécie de aranha fóssil que acaba de ser
descrita pelo colega Fabio Dalla Vecchia, do Instituto Catalão de
Paleontologia M. Crusafont, de Sabadell (Espanha), em associação com
Paul Selden, da Universidade do Kansas (Estados Unidos). O estudo, publicado na ActaPalaeontologica, é baseando em um único exemplar, cujo corpo era menor que 3,5 milímetros e que cabe facilmente na superfície de uma unha...
O fóssil da nova aranha, denominada Friularachne rigoi, vem
do vale Rovadia Brook, situado na região de Friuli Venezia Giulia, no
nordeste da Itália. Denominados de Dolomia di Forni, os depósitos desse
local se caracterizam por serem carbonáticos, ricos em dolomita –
mineral formado por carbonato de cálcio e magnésio. A idade proposta
para essas camadas é Triássico Superior, sendo que o fóssil em questão,
segundo Fabio e Paul, deve ter uma idade de aproximadamente 215 milhões
de anos.
Em termos de conteúdo paleontológico, a Dolomia di Forni se
transformou em um depósito muito importante na Itália, tendo fornecido,
nos últimos 30 anos, exemplares extraordinários. Entre os mais
abundantes estão os crustáceos decápodes (animais com dez patas), peixes
marinhos e plantas terrestres.
Apesar de mais raros, também foram encontrados tetrápodes, como o pterossauro primitivo Preondactylus buffarinii e o réptil arborícola Megalancosaurus preonensis.
Aliás, esse último é um dos animais mais esquisitos já encontrados no
registro fóssil, lembrando superficialmente um camaleão.
Fóssil da aranha, com
menos de meio centímetro de comprimento, encontrada na região de Friuli
Venezia Giulia, no nordeste da Itália. O estudo do exemplar deu trabalho
aos paleontólogos. Além do tamanho diminuto e de sua fragilidade, o
animal se preservou como uma mancha negra-amarronzada sobre a superfície
da rocha. (foto: Paul A. Selden)
Uma aranha no mar
Segundo estudos sedimentológicos, a região de Friuli Venezia Giulia
se formou em condições marinhas, onde a parte mais profunda atingia
cerca de 400 metros.
Um momento... um depósito marinho com um aracnídeo tipicamente terrestre?
Posso imaginar o leitor se perguntando se não existe algo de errado
nessa história. O que faz uma aranha em locais que outrora foram o fundo
de um mar? Ainda mais um invertebrado tão frágil e pequeno...
O que faz uma aranha em locais que outrora foram o fundo de um mar?
Não podemos deixar de estranhar. Porém, os restos de plantas
terrestres claramente são uma evidência de que havia terra firme nas
proximidades. Mais ainda, análises da composição de matéria orgânica
encontrada nesse depósito demonstraram claramente que a região do vale
de Rovadia Brook estava muito próxima à costa.
Sendo assim, os pesquisadores acreditam que o único exemplar de Friularachne rigoi
vivia em uma ilha de relevo comparativamente baixo e foi carreado para o
mar raso, típico de plataformas carbonáticas, onde se preservou.
Diga-se de passagem, as plantas encontradas sugerem que o ambiente da
época era tropical, com temperaturas relativamente altas.
Importância da descoberta
O estudo do exemplar não foi nada fácil. Além do diminuto tamanho e
de sua fragilidade, algo já esperado em se tratando de um invertebrado
terrestre, essa aranha se preservou como uma mancha negra-amarronzada
sobre a superfície da rocha, de coloração negra. Assim, todas as
observações morfológicas tiveram que ser feitas com o espécime imerso em
etanol, ou seja, em álcool puro. Todo o esqueleto do aracnídeo
encontra-se bastante compactado, com algumas partes faltando.
Friularachne é apenas a quarta ocorrência de aranhas em rochas triássicas e a segunda mais antiga do mundo
Friularachne é apenas a quarta ocorrência de aranhas em
rochas triássicas e a segunda mais antiga do mundo. Porém, o mais
interessante é a sua classificação: trata-se de um representante do
grupo Mygalomorphae, que inclui as aranhas caranguejeiras, também
chamadas de tarântulas.
Importante ressaltar que Friularachne não está na linha
evolutiva das caranguejeiras, mas possui semelhanças com um outro grupo
denominado Atypoidea, que é bem menos numeroso hoje em dia e cujo
registro mais antigo até então era de depósitos do Cretáceo. Assim, a
nova descoberta demonstra que esse grupo de aranhas já estava presente
cerca de 100 milhões de anos antes, corroborando a hipótese de que as
aranhas migalomorfas estavam presentes em vários continentes desde o
início de sua história evolutiva.
Outro aspecto que chama atenção nessa descoberta é o fato de se poder estabelecer o sexo do único espécime da Friularachne rigoi.
Por ter os pedipalpos (apêndices próximos à cabeça e às quelíceras) bem
desenvolvidos, os pesquisadores puderam determinar que se trata de um
indivíduo macho. Entre as características diagnósticas da nova espécie
estão a carapaça mais larga na parte anterior, as quelíceras bem
desenvolvidas providas de dentículos e os membros alongados e finos.
Apesar de o fóssil não
estar completo, os pesquisadores conseguiram identificar características
importantes da aranha, inclusive seu sexo. Pelos pedipalpos bem
desenvolvidos, concluíram que se trata de um indivíduo macho, de
carapaça mais larga na parte anterior, quelíceras bem desenvolvidas e os
membros alongados e finos. (fonte: Dalla Vecchia e Selden, 2013)
Uma curiosidade ainda paira no ar: como esse animal acabou sendo
preservado nas rochas carbonáticas italianas? As fêmeas das aranhas do
grupo Atypoidea que vivem hoje tendem a passar a vida confinadas em suas
teias, enquanto que os machos, após se tornarem adultos, saem a vagar
pelo terreno à procura de fêmeas para acasalamento.
Assumindo um comportamento similar, Fabio e Paul especulam que possivelmente durante um desses momentos esse macho de Friularachne rigoi
tenha sido pego de surpresa e varrido para dentro do mar. Como não
podia deixar de ser, nunca teremos certeza do que realmente aconteceu a
esse desafortunado indivíduo...
terça-feira, 11 de dezembro de 2012
À caça das tarântulas
Pesquisador brasileiro descreve nove espécies de
aranhas-caranguejeiras arborícolas das regiões Nordeste, Sudeste e
Centro-oeste.
Por: Catarina Chagas
Publicado em 11/12/2012
|
Atualizado em 11/12/2012
As espécies de ‘Typhochlaena’ são as menores aranhas
caranguejeiras arborícolas conhecidas. Na foto, a ‘Typhochlaena amma’,
de corpo escuro com brilho azul metálico. Ela vive no alto das serras do
estado do Espírito Santo. (foto: Rogerio Bertani)
A biodiversidade ainda nos prega peças. Muito tempo depois das
viagens empreendidas pelos primeiros naturalistas ao interior do Brasil e
após inúmeros estudos realizados e publicados, é difícil acreditar que
ainda exista tanto a conhecer sobre a fauna e a flora brasileiras.
Porém, quando nos deparamos com um artigo que descreve, de uma só vez,
nove espécies de um grupo superespecífico – aranhas-caranguejeiras
arborícolas da mata atlântica e do cerrado –, resta-nos admitir que
ainda há muito a descobrir.
Único autor do artigo de 94 páginas que descreve minuciosamente os animais encontrados – publicado em outubro na revista Zookeys –,
o biólogo Rogerio Bertani, do Laboratório Especial de Ecologia e
Evolução do Instituto Butantan, levou cerca de uma década para concluir o
trabalho. “Decidi trabalhar com as caranguejeiras arborícolas que
ocorrem no Nordeste, Sudeste e Centro-oeste do Brasil por serem
extremamente mal conhecidas”, conta. “O resultado é que existe uma
riqueza de espécies muito interessante, com muitas espécies novas e
exclusivas do Brasil e dessas regiões em particular”. A diversidade
encontrada na mata atlântica e no cerrado, segundo o pesquisador,
rivaliza com a da região amazônica, onde as espécies arborícolas são
mais conhecidas.
“Decidi trabalhar com as caranguejeiras arborícolas que ocorrem no
Nordeste, Sudeste e Centro-oeste do Brasil por serem extremamente mal
conhecidas”
Das nove espécies descritas no trabalho, a maioria foi encontrada em
coleções científicas de instituições como o Museu Nacional, no Rio de
Janeiro, e o próprio Instituto Butantan, em São Paulo. Outras foram
encontradas durante expedições científicas realizadas pelo próprio
Bertani em áreas pouco amostradas – foi o caso da Mata do Pau-Ferro em
Areia, na Paraíba, dos campos rupestres na Chapada Diamantina, na Bahia,
e do Delta do Paranaíba, no Piauí. Por fim, o biólogo recebeu também a
colaboração de colegas que encontraram caranguejeiras em seus trabalhos
de campo e enviaram-nas ao Butantan.
Diversidade de cores, tamanhos e lares
As tarântulas descritas, todas endêmicas das regiões de coleta, foram classificadas em três gêneros. O primeiro deles, Typhochlaena,
inclui as menores aranhas-caranguejeiras arborícolas conhecidas, com
apenas dois centímetros de corpo. São também as mais coloridas e podem
apresentar pintas rosadas, amarelas e azuis. Até agora, conhecia-se
apenas uma espécie, e Bertani descreveu mais quatro, todas bastante
raras: T. amma, T. costae, T. curumim e T. paschoali. “O estudo mostra que se trata de um grupo muito antigo, originado antes dos demais grupos aparentados”, detalha.
Já o gênero Iridopelma inclui espécies maiores, que medem de
10 a 12 centímetros com as patas esticadas. As que vivem na mata
atlântica costumam juntar duas folhas das árvores com fios de seda,
formando uma espécie de abrigo, enquanto aquelas encontradas em regiões
com menos árvores vivem dentro de bromélias – é o caso da Iridopelma katiae, coletada em uma área de campo rupestre no alto da Chapada Diamantina. Desse gênero, Bertani descreveu ainda I. marcoi, I. oliveirai e I. vanini.
A espécie 'Iridopelma
katiae' vive em uma área alta da Chapada Diamantina, na Bahia, onde há
poucas árvores. Por isso, procura abrigo no interior de bromélias. O
nome foi dado em homenagem à esposa do autor, Katia de Mendonça Faria,
por ela ter ilustrado diversos trabalhos de descrição de novas espécies
de aranhas. (foto: Rogerio Bertani)
Por fim, as bromélias são lar também das espécies do gênero Pachistopelma, incluindo a P. bromelicola,
descrita no artigo e encontrada na região Nordeste, sobretudo nos
estados de Bahia e Sergipe. A espécie guarda duas semelhanças com as
aranhas do gênero Iridopelma: o tamanho e a aparência ao nascer
– em ambos os gêneros, os filhotes têm cor verde metálica, ganhando
aparência mais discreta quando adultos.
Além das nove espécies descritas, o trabalho inclui novas descrições para três espécies previamente identificadas, T. seladonia, I. hirsutum e I. zorodes.
“As descrições originais, muito antigas, descreviam essas espécies
muito superficialmente e não incluíam figuras que possibilitariam seu
reconhecimento e diferenciação das demais espécies”, relata Bertani.
“Agora, a nova publicação torna possível a identificação de todas as
espécies desses gêneros.”
Até agora, 2.700 espécies de aranhas-caranguejeiras já foram
descritas em todo o mundo, das quais cerca de 300 vivem no Brasil – a
maioria dentro de tocas escavadas no chão, debaixo de rochas ou troncos
caídos. Apenas uma minoria é formada por aranhas arborícolas, que ocupam
árvores e plantas como bromélias.
As aranhas da espécie
'Pachistopelma bromelicola' vivem exclusivamente dentro de bromélias da
região Nordeste, especialmente na Bahia e Sergipe. Elas têm, em média,
10 a 12 centímetros de comprimento, com as pernas esticadas. (foto:
Rogerio Bertani)
Em relação às outras tarântulas, as arborícolas são mais leves e têm
as patas anteriores mais largas, o que lhes permite andar com facilidade
em superfícies verticais. Elas não têm espinhos nas pernas como as
outras caranguejeiras, mas apresentam tufos nas pontas das patas que
funcionam como ventosas para se fixarem às árvores.
As tarântulas se diferenciam das outras aranhas principalmente pelo
tamanho – são caranguejeiras algumas das maiores espécies do mundo,
embora existam espécies pequenas – e pela posição das quelíceras
(ferrões), projetadas para frente. Embora metam medo em muita gente, as
caranguejeiras, em sua maioria, não representam perigo algum aos seres
humanos. A única espécie cujo veneno pode causar lesões graves vive na
Austrália.
sexta-feira, 9 de novembro de 2012
Cuidar de ovos é tática de sedução e de sobrevivência para aracnídeo
09/11/2012
Por Karina Toledo
Agência FAPESP – Se entre os humanos o cuidado paternal com a
prole é cada vez mais comum, na natureza continua a ser um fenômeno
raro, que ocorre somente quando a situação é mais vantajosa para machos e
fêmeas.
Entre os aracnídeos da espécie Iporangaia pustulosa, cuidar
dos ovos não apenas aumenta a taxa de sobrevivência dos machos como
também os torna irresistíveis diante das fêmeas, como demonstrou o trabalho de doutorado
de Gustavo Requena, orientado por Glauco Machado no Instituto de
Biociências da Universidade de São Paulo (USP). Parte dos resultados foi
publicada na revista PLoS One.
“Cerca de metade dos machos não chega a copular durante a vida. Mas
aqueles que conseguem se tornam mais atraentes para as fêmeas após a
primeira desova”, disse Requena à Agência
Pesquisa feita no Instituto de Biociências da USP mostra que pais solteiros da espécie Iporangaia pustulosa vivem mais e têm mais chance de copular com novas fêmeas (divulgação)
Para essa espécie de opilião, parente da aranha com patas mais finas e
longas, cuidar dos ovos significa ficar pelo menos um mês sem se
alimentar.
“Muitos machos não conseguem dar conta dessa tarefa. Se abandonarem a
desova por mais de um ou dois dias para buscar comida, as chances de o
ninho ser atacado por predadores são grandes”, disse Requena.
De alguma forma, alguns machos conseguem convencer uma primeira fêmea
de que estão aptos para a missão. Ao serem vistos cuidando dos ovos por
outras fêmeas, passam a imagem de bons pais. Em alguns casos, filas de
quatro ou cinco interessadas se formam para namorar os garanhões.
A cópula dura apenas dois minutos e ocorre sem que o macho abandone a
primeira desova. A fêmea então coloca seus ovos juntos aos da fêmea
anterior e segue sua vida – sem remorso ou ciúmes.
“Para as fêmeas, a vantagem desse comportamento é poder voltar a se
alimentar logo após a desova. Em poucos dias, ela já está apta a colocar
ovos novamente”, explicou Requena.
Alguns machos, por outro lado, chegam a ficar quatro meses sem comer
até que todos os jovens nasçam. Embora todo esse esforço os deixe
fracos, sua taxa de mortalidade, segundo o estudo, é menor em relação
aos machos que permanecem a vida toda perambulando pela natureza atrás
de alimento.
“O principal predador desses opiliões são espécies de aranhas que
ficam paradas esperando para atacar suas presas. Quanto mais tempo o
opilião também ficar parado protegendo a desova, menores são as chances
de se deparar com uma aranha ao longo da vida. Embora o cuidado paternal
implique custos de ficar sem se alimentar para esses machos, existe um
grande benefício em termos de sobrevivência”, afirmou Requena.
Teste de paternidade
Para chegar a essas conclusões, os cientistas observaram centenas de
opiliões que habitam o Parque Estadual Intervales, área de Mata
Atlântica no sul do Estado de São Paulo. Na região, há grande
concentração de I. pustulosa, uma das poucas espécies de opilião – ao todo são mais de 6 mil – que adotam o cuidado paternal dos ovos.
“Eles lembram uma aranha, à primeira vista, mas não têm veneno nem a
capacidade de produzir teia. Além disso, seu corpo não é dividido como o
das aranhas”, contou Requena.
Pequeno em relação às pernas, o corpo do I. pustulosa tem
cerca de 1,5 centímetro. O aracnídeo se alimenta basicamente de animais
mortos e pode virar banquete para anfíbios, formigas, grilos, vespas e
até mesmo outras espécies de opilião. Para se defender, secreta uma
substância amarelada e malcheirosa. Por isso, é popularmente conhecido
como aranha de cheiro.
“Para avaliar a sobrevivência entre os machos, foi necessário um ano
de observação. Marcávamos os aracnídeos com tinta nas patas, pois é
difícil saber quem é quem”, contou Requena.
Leva cerca de um ano para que os opiliões atinjam a idade adulta.
Depois disso, podem viver outros dois anos. “A taxa de mortalidade é
muito alta entre esses animais quando jovens, porém muito baixa quando
adultos. Como os que cuidam dos ovos sobrevivem mais, a evolução deve
também ter favorecido o comportamento paternal sob esta perspectiva”,
disse.
Por que cerca de metade dos machos nunca consegue copular é algo que
os pesquisadores ainda não sabem explicar. Mas o fato é que os machos
também são seletivos com suas parceiras. Durante o estudo, o grupo da
USP observou várias situações em que uma fêmea aparecia na desova
disposta a copular e era expulsa pelo macho.
“Temos algumas hipóteses para explicar esse comportamento. Uma seria o
fato de que, após vários acasalamentos, o macho precisaria de um tempo
para repor seu estoque de espermatozoides”, contou Requena.
Outra possibilidade, continuou, seria a existência de algum mecanismo
pelo qual o macho identificaria fêmeas que têm esperma de outro macho
estocado.
Segundo Requena, um dos objetivos da pesquisa era aplicar testes
genéticos de paternidade para descobrir se os machos da espécie I. pustulosa, eventualmente, cuidavam também de ovos fecundados por outros machos.
“Infelizmente a metodologia disponível hoje, que é a mesma usada nos
testes de paternidade humanos, não funciona com os opiliões. Precisamos
descobrir outro método”, disse.
sexta-feira, 10 de agosto de 2012
Butantan batiza 17 novas aranhas em homenagem ao filme 'Predador'.
Posted: 10 Aug 2012 07:33 AM PDT
Novas espécies têm mandíbula diferenciada e são pequenas, diz
biólogo. Pesquisa integra projeto internacional que começou em 2006.
Rafael Sampaio
Do Globo Natureza, em São Paulo
Pesquisadores
do Instituto Butantan, em São Paulo, identificaram 17 novas espécies de
aranha nativas da Mata Atlântica. Os animais têm estrutura de quelícera
(mandíbula) diferente de outras espécies, se assemelhando aos vilões do
filme "Predador", segundo o biólogo Antonio Brescovit, um dos
responsáveis pela descoberta.
As quelíceras das novas aranhas são modificadas e os animais têm as
faces cheias de protuberâncias, diz Brescovit. O nome dado ao novo
gênero descoberto a partir das espécies, Predatornoops, é inclusive uma
homenagem ao filme "Predador". Entre as novas espécies, há várias que
foram batizadas relembrando personagens e atores do filme. A aranha
Predatoroonops schwarzeneggeri, por exemplo, é uma homenagem ao ator
Arnold Schwarzenegger, que atua na produção de Hollywood.
IMAGEM 1: Predatoroonops schwarzeneggeri, aranha batizada em homenagem a
ator (Foto: American Museum of Natural History/Divulgação)
Espécies pequenas
As espécies descobertas são pequenas e têm entre 1,8 e 2,1 milímetros,
segundo Brescovit. "Elas aparecem no solo, em estados como São Paulo,
Rio de Janeiro, até em Sergipe e no Sul, em Santa Catarina. O importante
é que haja vegetação, mesmo que seja de uma área alterada [onde um dia
houve Mata Atlântica]", pondera o pesquisador. Ele explica que alguns
exemplares das 17 espécies foram encontrados até no campus Butantã da
Universidade de São Paulo (USP), onde está localizado o instituto.
As quelíceras modificadas ocorrem basicamente nos machos das espécies.
Algumas hipóteses, segundo Brescovit, é que as estruturas sirvam para a
cópula ou defesa dos machos."Outra hipótese é que o macho da aranha
seguraria a fêmea com as quelíceras para a reprodução", diz o
pesquisador.
Ele avalia que o incêndio ocorrido no Instituto Butantan fez a pesquisa
demorar para sair. "Levou dois anos e meio para publicar, um pouco
atrasado por causa do incêndio. Já era para estar publicado no ano
passado", reflete.
Imagem mostra face de aranha recém-descoberta no Brasil
(Foto: American Museum of Natural History/Divulgação)
Brescovit ressalta, no entanto, que nenhum material do estudo foi
perdido com o ocorrido. "Nossos escritórios não foram afetados. O que
foi perdido foi muito da coleção [de animais], que ficava no fundo do
prédio."
A descoberta faz parte de um projeto internacional, o Inventário
Planetário da Biodiversidade (PBI, na tradução do inglês), afirma o
pesquisador. Seis cientistas brasileiros fazem parte do grupo, sendo
dois de São Paulo, dois do Pará, um do Rio Grande do Sul e outro de
Minas Gerais.
Brescovit ressalta que o grupo brasileiro já identificou cerca de 70
espécies dentro do PBI, que começou em 2006. O estudo das 17 novas
espécies de aranhas foi publicado no boletim do Museu Americano de
História Natural.
Cientistas vasculham venenos em busca de novos fármacos
02/03/2012
Por Fábio de Castro Agência FAPESP – As toxinas produzidas por animais venenosos contêm compostos que podem ser aproveitados no desenvolvimento de uma ampla gama de fármacos e inseticidas. Mas, para que isso seja possível, é preciso identificar compostos de interesse, desvendar suas estruturas moleculares, realizar a síntese das moléculas em laboratório e, por fim, realizar testes clínicos.
Projeto Temático ligado ao programa BIOTA-FAPESP elucida a estrutura molecular de centenas de toxinas produzidas por aranhas, vespas e outros artrópodes (Nephila clavipes/Wikipedia)
Durante quatro anos, um grupo de pesquisadores se dedicou à identificação e elucidação da estrutura molecular de cerca de 200 peptídeos e proteínas, além de 140 pequenas moléculas encontradas no veneno de diferentes grupos de aranhas, vespas e outros artrópodes venenosos do Brasil.
Realizado no âmbito do programa BIOTA-FAPESP, o Projeto Temático "Procura de compostos líderes para o desenvolvimento racional de novos fármacos e pesticidas a partir da bioprospecção da fauna de artrópodes brasileiros", financiado pela FAPESP, foi coordenado por Mario Sergio Palma, professor do Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Rio Claro (SP).
De acordo com Palma, além de prospectar novas moléculas, os cientistas envolvidos com o projeto aprofundaram estudos dos mecanismos de ação das toxinas e ganharam experiência com novas técnicas de síntese de peptídeos e de pequenas moléculas.
“Além dos resultados de pesquisa extremamente positivos, o projeto possibilitou a montagem de uma unidade de síntese de peptídeos, produziu 10 teses de doutorado, 13 dissertações de mestrado e teve a participação de seis pós-doutorandos e 14 bolsistas de iniciação científica”, disse à Agência FAPESP.
Segundo Palma, que é químico de formação, o trabalhou realizado pelo grupo, por ser essencialmente multidisciplinar, exigiu o constante estabelecimento de parcerias com pesquisadores de áreas como fisiologia e farmacologia. Embora envolvesse apenas dois grupos permanentes – da Unesp em Rio Claro e Rio Preto –, com quatro pesquisadores seniores, o grupo criou tentáculos em diversas áreas e instituições.
“Toda a infraestrutura gerada pelo Temático – que permitiu o aprimoramento de técnicas de análise de estrutura e espectrometria de massas – gerou a consolidação dos nossos laboratórios. Durante os quatro anos do projeto, pesquisadores de 63 instituições diferentes utilizaram nossas instalações, multiplicando as publicações relacionadas ao nosso trabalho”, afirmou.
O Projeto Temático teve dois focos principais: as macromoléculas de biopeptídeos e proteínas – que têm interesse para aplicações na indústria química e farmacêutica – e as pequenas moléculas. A equipe se dividiu entre os dois focos e trabalhou com artrópodes venenosos de diferentes grupos, incluindo aranhas, vespas, abelhas e formigas.
“Fomos procurar, fundamentalmente, drogas que têm ação neurotóxica. Quando se compreende a estrutura e a ação dessas substâncias, com uma pequena modificação é possível fazer com que elas tenham ação neuroprotetora”, explicou Palma.
No decorrer da evolução, a estrutura das toxinas evoluiu para se adaptar à estrutura das células dos animais que deveriam ser atacados, ou dos quais era preciso se defender. Assim, em geral, para compreender a ação da toxina, é preciso não apenas desvendar sua composição, mas entender todo o contexto no qual ela atua.
“Trabalhamos, por exemplo, com dois tipos de aranhas: as construtoras de teias aéreas e as errantes – que vivem no solo e caçam. A composição dos venenos de cada uma delas é muito diferente, já que são utilizados com finalidades e estratégias distintas”, disse Palma.
As toxinas das aranhas que vivem longe do chão têm poucas proteínas e peptídeos, mas são cheias de pequenas moléculas orgânicas muito parecidas com as toxinas das plantas. As aranhas do gênero Nephila, que fazem grandes teias amareladas e douradas, foram o primeiro alvo dos estudos.
“As gotículas viscosas na teia das Nephila servem para prender pequenos insetos e também para lubrificar e favorecer a flexibilidade da teia. São compostas de um conjunto de vesículas feitas de lipídios por fora e preenchidas com toxinas”, disse.
Os cientistas estudaram como esses lipídios reagem com o exoesqueleto dos insetos presos pelo visgo, removendo a cera que o protege e colocando-o em contato com as neurotoxinas, paralisando o animal.
“Essas substâncias são inseticidas poderosíssimos. Encontramos ali moléculas interessantes, que são alcaloides retirados pelas aranhas de suas presas, que por sua vez os sequestram dos alcaloides das plantas. Uma vez que a aranha obtém o alcaloide, ela introduz modificações em sua estrutura, produzindo as neurotoxinas”, explicou Palma.
Essas aranhas só consomem proteína fresca, por isso não matam as presas. É preciso injetar nos insetos um veneno paralisante, guardando-o para os momentos de fome. Além disso, a aranha produz toxinas diferentes de acordo com o período do ano, sempre de forma coerente com o tipo de presa disponível.
“Observamos que as toxinas usadas para provocar a paralisia produzem muitas estruturas químicas diferentes. Nesse grupo de aranhas, elucidamos a estrutura de 106 moléculas”, contou o coordenador do projeto.
Três das toxinas descobertas, que causam paralisia transitória, mostraram-se especialmente interessantes quando testadas no sistema nervoso de ratos e camundongos.
“Usamos modelos de epilepsia e descobrimos que essas três drogas têm efeitos antiepiléticos promissores. Um trabalho sobre isso foi publicado na revista Brain Research”, disse Palma.
O modelo se mostrou tão promissor que o grupo estabeleceu uma parceria com o professor Jaderson da Costa, da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS), para testá-lo em modelos in vitro de tecido de cérebros humanos com epilepsia refratária.
Doenças neurodegenerativas
Os aspectos evolucionários convergentes entre plantas e aranhas também foram estudados nas chamadas aranhas coloniais, como a Parawixia bistriata, que fazem teias em plantas do gênero Banisteriopsis. Diferentemente das Nephila, que têm teias perenes, essas outras produzem as teias e as destroem diariamente.
“Encontramos um grande volume de alcaloides no veneno dessas aranhas e passamos a estudar o mecanismo de ação dessas moléculas, que provocam convulsões quando aplicadas em camundongos, ratos e coelhos. Descobrimos que o mecanismo envolve os canais de cálcio dos neurônios”, contou Palma.
Em doenças como Parkinson e Alzheimer, os neurônios degenerados têm um defeito morfológico que mantêm seus canais de cálcio abertos permanentemente, provocando uma metilação ininterrupta que causa tremores.
“O envenenamento produzido pela aranha tem um efeito muito parecido. Mapeamos o cérebro dos animais intoxicados e, com um marcador, localizamos a região onde a toxina se acumula. Verificamos que ela produz a morte do animal por excesso de íons cálcio”, afirmou Palma.
Entre o grupo das aranhas que vivem no solo, como as armadeiras, o grupo da Unesp isolou uma substância com estrutura química pouco comum na natureza. Trata-se de um composto não peptídico, não proteico, de baixa massa molecular e que aparentemente não tem toxicidade, mas atua sobre os canais iônicos.
“Testamos a substância no laboratório da PUC-RS, em ratos, e descobrimos que se trata de uma droga antiepilética ainda mais potente que a anterior. Estamos aguardando a autorização para realizar estudos em modelos humanos”, disse.
Os pesquisadores descobriram também, em vespas, uma neurotoxina capaz de paralisar e matar alguns insetos, ao agir no receptor de glutamato – uma classe de moléculas que recebem o principal neurotransmissor que estimula o cérebro.
“Há várias subfamílias e subtipos de vespas. Em um deles, descobrimos essa droga, que existe de forma modificada no sistema nervoso de mamíferos. Esse composto se mostrou um potente inibidor de crises epiléticas em modelos animais in vitro. Trabalhamos agora no processo de síntese dessa substância e estamos aguardando autorização para administrá-la em modelos animais in vivo”, disse Palma.
No veneno das vespas da espécie Polybia paulista, conhecidas como “paulistinhas”, o grupo de cientistas encontrou uma substância do grupo fenilmetilamina, semelhante a drogas utilizadas para controlar o apetite.
“A substância é um isômero estrutural de certas anfetaminas usadas para o controle do apetite e proibidas no Brasil. É parecida também com as drogas ilegais usadas em raves”, disse Palma.
No veneno de abelhas, os cientistas da Unesp descobriram grandes moléculas com notável reatividade a anticorpos da imunoglobulina. Segundo Palma, nunca se conseguiu produzir um soro para veneno de abelhas, pois o mecanismo de ação do veneno era desconhecido.
“Elucidamos a composição das proteínas do veneno e conseguimos entender todas as etapas do processo de envenenamento. A partir daí, fizemos uma parceria com a divisão de soros do Instituto Butantan e com o grupo de Imunologia do Instituto do Coração (Incor) e produzimos o soro. Temos agora a primeira patente de soro de veneno de abelha do mundo, que já foi outorgada. Estamos transferindo o know-how para a divisão de produção de soro do Butantan para planejar a produção em escala”, disse.
Na vertente do projeto voltada aos peptídeos, duas substâncias isoladas a partir de venenos de vespas tiveram destaque especial: peptídeos antibióticos e uma nova família de peptídeos muito pouco conhecida até agora, com ação potente em células pancreáticas. O trabalho foi feito em parceria com o professor Everardo Magalhães Carneiro, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), especialista em diabetes.
“Pode ser um modelo interessante para ajudar em certos casos de diabetes que são provocados pelo fato de a glândula produtora de insulina não conseguir secretar a substância. Talvez esses peptídeos sejam adjuvantes interessantes para auxiliar a liberação natural de insulina”, afirmou Palma.
Dois artigos recentemente publicados na revista científica “Nature”, sobre a química, a bioquímica e a biofísica dos fios das teias de aranhas, foram comentados em um artigo publicado em outra revista científica, “Angewandte Chemie International Edition”. O texto a seguir é uma tradução livre deste. O fio das teias de aranhas é um material absolutamente excepcional: tem uma resistência mecânica proporcionalmente maior do que a do aço quando se leva em conta sua baixa densidade. Um único fio de teia de aranha alinhado sobre a linha do equador teria a massa de apenas 500 gramas. Os fios da teia de aranhas são feitos de proteínas: uma cadeia polipeptídica que consiste de uma sequência repetida de dois fragmentos peptídicos, juntos chamados de “sequência AQ”. O fragmento A é hidrofóbico (hidro=água; fobia=aversão. Ou seja, aversão à água, um fragmento que não admite moléculas de água associadas), que apresenta muitas unidades do aminoácido alanina (A): GPYGPGASA6GGYGPGGQQ (cada letra corresponde a um aminoácido). O fragmento Q é hidrofílico (hidro=água; filo=afinidade. Ou seja, com afinidade por água, é um fragmento que apresenta moléculas de água associadas através de ligações de pontes de hidrogênio), rico em glutamina e em glicina: (GPGQQ)4. Esta estrutura AQ é a “parte central” da fibra do fio da teia de aranha, e sua estrutura e função lembram a do colágeno (proteína espalhada pelo corpo dos humanos que forma o tecido conjuntivo). A fibra dos fios da teia de aranha são formados por 12 fragmentos AQ, os quais terminam com fragmentos diferentes, que atuam como “sinais químicos” e partes diferentes constituídas por grupos amina livres (-NH2) e grupos carboxila lvres (-CO2H). Estas partes diferentes formadas pelos grupos amina e carboxila livres participam de funções diferentes, como controle da solubilidade da proteína e da formação da fibra que dá origem ao fio da teia de aranha.
Por exemplo, a estrutura da terminação C (ácido carboxílico, -CO2H) não repetida (NR-C) da fibroína da aranha Aaraneus diadematus foi estudada em solução por ressonância magnética nuclear (RMN). A técnica de RMN detecta os núcleos de alguns átomos (mas não de todos), como por exemplo os de hidrogênio (1H). É possível se “medir” a forma como átomos de hidrogênio de uma molécula orgânica interagem entre si, e com isso entender como esta molécula orgânica se comporta em solução (por exemplo, em uma solução salina). Desta forma, é possível se verificar como partes das proteínas das aranhas “se dobram” em solução (foi o que foi feito). Foi observado que dois NR-C da fibroína de A. diadematus formam uma estrutura dimérica, altamente simétrica, com um formato de barril, constituído por duas hélices da proteína, unidas entre si por uma ponte dissulfeto (pontes dissulfeto, S-S, são ligações enxofre-enxofre formadas entre dois aminoácidos cisteína. Estas pontes dissulfeto aumentam a rigidez das proteínas). Este “formato de barril” da estrutura das proteínas das fibras dos fios da teia fazem com que as partes hidrofóbicas (A) fiquem agregadas, enquanto que a parte hidrofílica (Q) fica fora do barril, de maneira a que possa se agregar a moléculas de água.
Para que o fio da teia seja formado, é necessário que o pH do ambiente de formação seja muito bem regulado. Foram feitos experimentos com mini-spindroínas (proteínas bem menores do que as spindroínas, que formam os fios), que mostraram que quando a terminação N (amino, -NH2) está participando da formação da proteína, o pH do ambiente deve ser 6,0 (levemente ácido).De outra forma, em pHs mais baixos (mais ácidos) ou maiores (mais básicos), a proteína não se forma. Todavia, estes efeitos são reversíveis. Ou seja, se por um acaso o pH do ambiente se altera, e a formação da proteína é interrompida, a formação da proteína continua quando o pH do ambiente volta a ser 6,0. Já a terminação C (ácido carboxílico, -CO2H) participa da extensão da proteína, ou seja, do aumento do tamanho desta.
A formação das proteínas do fio da teia ocorre dentro de glândulas das aranhas, e são estocadas como oligômeros (pequenos polímeros) de alta densidade, com uma estrutura micelar (uma micela é uma estrutura esférica supra-molecular, ou seja, que faz uso de muitas moléculas de um determinado tipo, chamadas de detergentes, por terem uma extremidade carregada positiva ou negativamente, hidrofílica, e uma “cauda” sem carga, hidrofóbica), formando uma microemulsão. Cada micela contém várias proteínas dos fios da teia, e as micelas são estabilizadas pela presença dos grupos N (amina, -NH2) e C (ácido carboxílico, -CO2H) terminais. A auto-agregação das proteínas para formar as micelas é reversível.
Dentro das aranhas, a formação das fibras de proteínas não é apenas determinada pelas mudanças químicas do ambiente, mas também por estímulos mecânicos em um tipo de sinergia (ação conjunta de forças) de efeitos macroscópicos e microscópicos, ilustrados na figura a seguir. Para entender as propriedades formadoras de fibrilas da cadeia de proteínas, é preciso compreender como a extrusão do complexo micelar supra-molecular acontece: estresse de cisalhamento (cisalhamento é um movimento de “escorregar para frente e para trás” ao longo do comprimento de um eixo), extrusão de água e troca de íons estimulam a formação das fibras dos fios da teia. A terminação C (ácido carboxílico) faz com que a cadeia AQ não mude de viscosidade durante o processo de cisalhamento. Por outro lado, a cadeia protéica já formada dá origem a uma forma globular que leva ao surgimento de agregados fibrosos quando o terminal C (ácido carboxílico) está presente.
As aranhas formam uma proteína extremamente específica para dar origem às fibras dos fios da teia. Estas proteínas são o resultado da fusão de um bloco de um co-polímero (AQ) anfifílico (anfi=ambos; filo=afinidade. Ou seja, um polímero que é ao mesmo tempo hidrofílico e hidrofóbico) e dois “barris” diméricos, com proteínas dobradas na forma de alfa-hélices. Nas glândulas da aranha, as proteínas formam um conjunto de uma microemulsão supramolecular. A aranha então aplica fortes forças de cisalhamento ao mesmo tempo que realiza a extrusão da proteína de suas glândulas. Esta extrusão é acompanhada da expulsão de água da microemulsão, levando ao desdobramento das estruturas de barris, fazendo com que os fragmentos hidrofílicos se projetem de dentro para fora. Ocorre então uma mudança macroscópica na forma da emulsão, levando a uma polimerização específica que dá origem aos fios da teia com sua enorme resistência mecânica.
A transição na forma das proteínas dos fios da teia, a partir de um complexo supramolecular solúvel em água na forma de micelas para formar fibras longas, mostra como estas proteínas podem mudar de forma de acordo com mudanças no ambiente químico e sob forças mecânicas. Além disso, o estudo realizado mostrou não somente as particularidades de como os fios das teias de aranha e como a teia é formada, mas também como as aranhas trabalham com os fios para formar a teia mais eficiente para capturar suas presas. Embora a formação de fibrilas protéicas sempre foi vista como uma disfunção estrutural, levando à perda de forma tridimensional das proteínas que as formam, as aranhas se utilizam de tais propriedades para formar os fios de suas teias, altamente resistentes.
Perguntas que ainda restam para serem respondidas sobre as teias de aranha incluem: será que as terminações N (amina) e C (ácido carboxílico) operam de maneira cooperativa, ou reagem diferentemente sob um determinado estímulo químico? Como a agregação supramolecular das cadeias protéicas individuais garante a formação de uma estrutura em rede para dar origem a fios de até 1 metro de comprimento? Como que um fio formado de maneira tão específica pode responder tão bem a diferentes presas capturadas pelas aranhas? A qualidade dos fios das teias depende de como esta é formada pela aranha e fatores ambientais, bem como da alimentação das aranhas. Mas a qualidade intrínseca dos fios é determinada pela sua composição de aminoácidos. A compreensão de como os componentes dos fios da teia pode dar origem ao processo de formação da teia, com suas propriedades mecânicas, ainda permanece um enigma para as ciências dos biomateriais.
Só o homem-aranha conhece estes segredos.
Silvers, R., Buhr, F., & Schwalbe, H. (2010). The Molecular Mechanism of Spider-Silk Formation Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.201003033
