Nova fase na relação entre figueiras e vespas é desvendada

06 de agosto de 2018

Peter Moon  |  Agência FAPESP – A relação de mutualismo que existe entre a figueira e a vespa-do-figo é uma das mais fascinantes da natureza. Os dois têm a sua existência de tal modo entrelaçada que um não pode existir sem o outro. Onde não há vespas-do-figo, as figueiras não se reproduzem e vice-versa. 

O ciclo de reprodução das vespas-do-figo só ocorre no interior dos figos. Esses, ao longo de dezenas de milhões de anos de evolução, acabaram tão modificados devido à interação com aqueles insetos que hoje são confundidos com frutos. Mas figos não são frutos, são inflorescências invertidas. São invólucros que contêm em seu interior centenas de flores minúsculas que produzem sementes internamente graças ao trabalho de polinização proporcionado pelas vespas.

 

Estudo foi publicado em edição especial da Acta Oecologica com quatro artigos de pesquisadores da USP. Outro trabalho analisa diferenças morfológicas no ovipositor de diversas espécies de vespas parasitoides (foto: divulgação)  

 

O ciclo de desenvolvimento das flores da figueira e de suas vespas é estudado como forma de entender a evolução do mutualismo. Ainda no fim dos anos 1960, quando esse mutualismo entre planta e inseto começou a ser elucidado, o ciclo de desenvolvimento foi dividido em cinco fases distintas (A, B, C, D e E). Elas descrevem tudo o que ocorre desde o momento em que a vespa mãe penetra no interior do figo para pôr seus ovos, até quando uma nova geração de vespas fêmeas fertilizadas emerge do figo para renovar o ciclo.

Meio século após a descrição inicial deste ciclo de desenvolvimento, o biólogo Luciano Palmieri Rocha vem agora propor a existência de uma nova fase, que ele denominou F, e que trata das interações ecológicas que ocorrem após a saída das vespas, envolvendo os figos maduros que caem ao solo para apodrecer.

O estudo foi publicado na revista Acta Oecologica, em edição especial justamente em homenagem aos 50 anos da descoberta inicial do ciclo das figueiras e suas vespas. O trabalho teve apoio da FAPESP.

A edição traz 20 trabalhos, sendo quatro deles de pesquisadores do Laboratório de Interação Inseto-Planta do Departamento de Biologia da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da Universidade de São Paulo. O laboratório é chefiado pelo professor Rodrigo Augusto Santinelo Pereira.

“Na natureza, vemos muita competição, por isso chama a atenção a interação entre figueira e vespa-do-figo. As duas caminham juntas para se adaptar mutuamente e tentar sobreviver. Se uma morrer, a outra também desaparecerá”, disse Palmieri à Agência FAPESP. 

Tal mutualismo não está restrito à interação entre a figueira (Ficus carica) que produz os figos comestíveis e suas polinizadoras específicas, as vespas-do-figo da espécie Blastophaga psenes. Existem mais de 750 espécies do gênero Ficus, e para cada uma delas há uma espécie de vespa polinizadora da família dos agaonídeos.

É um mutualismo muito antigo, explica Palmieri. Os fósseis mais antigos de vespas-do-figo datam de 34 milhões de anos atrás. São muito semelhantes às espécies atuais, indicando que a relação simbiótica evoluiu cedo e não mudou fundamentalmente desde então. Evidências moleculares apontam que a relação existia há 65 milhões de anos, o que sugere que ela possa ser ainda mais antiga, ainda do tempo dos dinossauros. 

“Foi quando os ancestrais das vespas-do-figo começaram a depositar ovos nas flores de figueiras ancestrais. São inflorescências que, acredita-se, ainda eram abertas e, portanto, aptas a ser polinizadas por diversos insetos”, disse o pesquisador.  

Ao longo de pelo menos 65 milhões de anos de evolução, as inflorescências da figueira se tornaram invólucros fechados ao mundo exterior, onde apenas as vespas-do-figo conseguem penetrar.

“Inicialmente, as vespas começaram a parasitar as figueiras. Por algum mecanismo evolutivo desconhecido, a planta acabou por cooptar o parasitismo das vespas dentro de seu ciclo reprodutivo”, disse Palmieri. 

O ciclo de desenvolvimento das flores da figueira e de suas vespas inicia com a entrada da vespa mãe no interior do figo. “O figo é uma urna, que preserva e protege centenas de pequeninas flores. Pelo fato de as flores do figo se abrirem internamente, elas precisam de um processo especial para serem polinizadas. Não podem depender do vento ou das abelhas para transportar seu pólen. É aí que entra a vespa-do-figo”, disse. 

No interior do figo há flores femininas e masculinas, que se desenvolvem em momentos diferentes. A fase A ocorre quando as flores femininas ainda não estão maduras. Pouco tempo depois, as flores femininas amadurecem e ficam prontas para serem fertilizadas. É quando os figos se tornam receptivos para receber as vespas e passam a exalar uma quantidade enorme de compostos voláteis, iniciando a fase B. 

“São sinais químicos que servem para atrair apenas as vespas específicas que polinizam as flores daquela espécie de figueira. É tudo sincronizado”, disse Palmieri.

O figo não é inteiramente fechado. Existe um pequeno buraco, o ostíolo, que a vespa mãe deve atravessar para ter acesso ao interior do fruto. Ao fazê-lo, o inseto perde asas e as antenas se quebram de modo que, uma vez lá dentro, não tem como sair. Depois de botar os ovos, a vespa morrerá. “Ela precisa forçar sua entrada através do ostíolo. Depois que ela entra é mais difícil outras entrarem, mas não incomum”, disse.

Ações sincronizadas 

Uma vez dentro do figo, a vespa mãe depositará ovos em inúmeras flores internas, mas não em todas. Ao fazê-lo, ao mesmo tempo a vespa mãe fertiliza as flores com o pólen que carrega depositado em bolsas polínicas localizadas abaixo das asas. As flores onde foram depositados os ovos se modificam, tornando-se estruturas endurecidas chamadas galhas. 

Inicia-se então a fase C, que se estenderá pelos próximos dois a três meses. As flores polinizadas que não ganharam um ovo de vespa se transformam em sementes. Já as flores que receberam ovos e se modificaram na forma de galhas guardam em seu interior larvas de vespa. 

A fase D ocorre no fim do período de incubação das larvas. É esse também o momento em que as flores masculinas começam a ficar maduras, abrindo e expondo estruturas chamadas anteras, onde fica o pólen. 

“A abertura das flores masculinas é sincronizada com o fim do desenvolvimento das vespas. As primeiras a sair das galhas são as vespas machos, que não têm asas e olhos reduzidos, mas têm mandíbulas grandes e fortes. Os machos rastejam sobre as flores femininas até localizar as galhas onde estão as vespas fêmeas, suas irmãs, que estão prontas para emergir. Nesse momento, os machos fazem uso de um pênis telescópico que penetra e fecunda a fêmea dentro da galha. Feito isso, os machos começam a usar suas mandíbulas para abrir um buraco na parede do figo. Uma vez que o buraco é aberto, os machos caem no chão e morrem”, disse Palmieri.

A fase D termina com a emergência das vespas fêmeas de dentro das galhas. “Rastejando na direção do buraco, elas passam sobre as flores masculinas, coletando em bolsas o pólen com o qual polinizarão outras figueiras”, disse. 

Uma vez que atravessam o orifício cavado pelos seus irmãos fecundadores, as fêmeas estão prontas para voar em busca de outras figueiras, recomeçando o ciclo. A fase E diz respeito à dispersão das sementes das figueiras. 

“Uma figueira grande é capaz de produzir mais de 1 milhão de figos em uma florada. Os figos são alimento de macacos, roedores, morcegos, porcos-do-mato e muitos outros. Quase todos os animais vertebrados da floresta têm figos como parte da sua dieta. Ao comer os figos maduros que ainda pendem nos galhos ou que já caíram ao solo, os animais irão dispersar as sementes no meio ambiente através de suas fezes”, explicou Palmieri. 

Fase F

Além das cinco fases do ciclo clássico de desenvolvimento de figueiras e das vespas, como vem sendo estudado há 50 anos, Palmieri propõe uma nova fase. 

“A fase F é uma fase ecológica, que não diz respeito diretamente ao desenvolvimento da figueira, mas de seu papel no ciclo de desenvolvimento de outras dezenas de espécies de insetos que não são vespas-do-figo”, disse.

“Há uma série de organismos – insetos, ácaros, nematoides – que também conseguem parasitar os figos. A maior parte dos parasitas são outras vespas de grupos irmãos das vespas-do-figo. Elas conseguem inserir seus ovos dentro do fruto sem cumprir o papel biológico da polinização”, disse Palmieri.

As evidências da nova fase F começaram a surgir ao longo de anos de observação. “Durante o estudo da interação entre as figueiras e as vespas era comum encontrar larvas de outros bichos que não tinham participação no ciclo de desenvolvimento. Esses figos eram descartados da pesquisa e jogados fora. Em certos casos, havia larvas quase do tamanho do figo comendo tudo lá dentro. Foi quando decidimos investigar o que ocorria”, disse Palmieri à Agência FAPESP. 

“Quando as larvas atingiam a fase adulta, começavam a sair dos figos podres uns bichos que ninguém conhecia. No artigo agora publicado, descrevo 129 insetos de cinco ordens e 24 famílias diferentes, que não são vespas-do-figo e que também interagem com a figueira realizando funções diferentes”, disse. 

Palmieri identificou 10 tipos de vespas (Hymenoptera), 

39 tipos de moscas (Diptera), 

46 tipos de besouros (Coleoptera), 

17 de cigarras, percevejos, pulgões e cochonilhas (Hemiptera) e 

18 de borboletas e mariposas (Lepidoptera). 

Esses insetos podem colonizar os figos em diferentes fases do ciclo de desenvolvimento das figueiras e alguns grupos dependem dos figos caídos para completar seus ciclos de vida. De acordo com o seu papel na ecologia da figueira e seu potencial impacto na reprodução da figueira, Palmieri dividiu os insetos em duas categorias: os intrusos precoces do figo e a fauna dos figos caídos. 

Todos os tipos de insetos identificados têm representantes em ambas as categorias. A exceção são as 10 espécies de vespas de três famílias irmãs da família das vespas-do-figo. Todas são intrusas precoces que depositam dentro do figo ovos dos quais emergem larvas que competem diretamente com as larvas das vespas-do-figo por alimento e espaço dentro do figo, ou simplesmente se alimentam delas. Quando terminam o seu desenvolvimento e atingem a fase adulta, elas saem do figo.

No artigo, Palmieri descreve diversas formas de intrusão precoce dos figos. Uma delas é a das moscas do gênero Lissocephala, que põem ovos no ostíolo no momento de entrada da vespa mãe. As larvas de mosca vão migrar para dentro do figo e se alimentar de fungos e bactérias introduzidos pela vespa. Essas moscas terminam seu desenvolvimento dentro do figo e voam pelo buraco cavado pelas vespas machos.

As borboletas e mariposas são o grupo mais agressivo de insetos em termos de danos causados ao figo. Elas depositam ovos na casca. Na fase C, suas larvas perfuram a parede do figo e se alimentam indiscriminadamente da polpa, das vespas e das sementes. As larvas de borboletas e mariposas destroem o figo e emergem para poder pupar em casulos nos galhos da figueira.

Palmieri explica que, no caso da fauna dos figos caídos, essa categoria engloba uma variedade de organismos que se alimentam de restos carnudos ou de sementes de figos maduros não consumidos pelos vertebrados frugíferos. Eles aproveitam a janela de oportunidade criada pelos figos que caem da árvore na fase F.

A fauna dos figos caídos, da qual fazem parte algumas formigas, borboletas e percevejos, é principalmente composta por besouros que se alimentam dos restos da fruta. Há diversas formas de os besouros se aproveitarem do desenvolvimento dos figos. Alguns colonizam os figos ainda na árvore, durante o início da fase C. Suas larvas se desenvolvem dentro dos figos e lá permanecem quando os frutos maduros caem ao chão. Só então as larvas migram para o solo, onde cavam um buraco e pupam no interior de casulos.

“Estes exemplos fornecem tão somente o vislumbre de uma complexidade muito maior de interações. Além das implicações evolutivas do mutualismo da polinização, um fator adicional relacionado ao sucesso das cerca de 750 espécies de figueiras é provavelmente a fauna extremamente diversificada de insetos associados aos figos – tais como as espécies de vespas que não aquelas polinizadoras. A pressão dessas vespas parasitas deve ter servido de importante fator impulsionador da diversificação das diversas espécies de figueiras. E continua a sê-lo”, disse Palmieri. 

O artigo The role of non-fig-wasp insects on fig tree biology, with a proposal of the F phase (Fallen figs) (https://doi.org/10.1016/j.actao.2017.10.006), de Luciano Palmieri e Rodrigo Augusto Santinelo Pereira, está publicado em: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1146609X17300395. 

Diferenças no ovipositor

As vespas-do-figo compreendem cerca de 650 espécies descritas, pertencentes a diversas famílias. Mas esse número representa menos da metade do número estimado de espécies, incluindo as vespas polinizadoras e as parasitas, não polinizadoras.

“São vespas oportunistas, que põem ovos pelo lado de fora do figo. Fazem uso de uma estrutura chamada ovipositor para atravessar a casca do figo e inserir o ovo dentro de uma flor ou galha”, disse Larissa Galante Elias, pesquisadora no Laboratório de Interação Inseto-Planta da FFCLRP.

Em outro artigo publicado na edição especial da Acta Oecologica, Elias analisa diferenças morfológicas no ovipositor de diversas espécies de vespas polinizadoras e não polinizadoras. O estudo, orientado pelo professor Santinelo Pereira, tem apoio da FAPESP. 

“Ao longo de milhões de anos de evolução, o ovipositor foi se modificando para ganhar outras funções. Minha questão é entender como as vespas conseguem fazer coisas tão complexas e diferenciadas com o ovipositor, como botar ovos pelo lado de fora do figo e acertar exatamente o interior da flor, ou pôr o ovo dentro de galhas, ou ainda na casca do figo. Nas vespas atuais, vemos o ovipositor realizando todas essas funções”, disse. 

Elias é a primeira autora de um artigo (www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1146609X17300358) no qual, ao lado de outros pesquisadores do Brasil, França e China, analisa a variação morfológica no ovipositor em 24 espécies de vespas-do-figo pertencentes a nove gêneros diferentes.

“O ovipositor é uma estrutura comum a todas as espécies de vespas, porém ligeiramente diferente em cada uma delas. É muito fino e muito comprido e  pode ser até três vezes maior do que o corpo da vespa”, disse Elias. 

As vespas-do-figo polinizadoras põem ovos quando as flores são jovens. As flores da figueira são todas aquelas centenas de filamentos no interior do figo, que têm na base uma estrutura redonda. Cada flor que contém uma larva irá se transformar em uma galha. 

As vespas parasitas botam ovos ao mesmo tempo que a polinizadora ou então um pouco mais tarde, quando as larvas estão em pleno desenvolvimento dentro das galhas. “Elas podem parasitar centenas de galhas, mas vão depositar um único ovo em cada galha. Suas larvas irão se alimentar das outras larvas preexistentes”, explicou Elias.

Em seu trabalho, a pesquisadora realizou uma análise de reconstrução de estados ancestrais. A análise permite a interpretação da evolução de diversos caracteres morfológicos, ecológicos e comportamentais na evolução de um dado grupo de organismos.

“O ovipositor tem na sua extremidade estruturas que se parecem com dentes. Percebi que a morfologia desses dentes variava muito. Decidi investigar se as estruturas variam entre as diversas vespas, dependendo da fase do ciclo de desenvolvimento do figo na qual elas botam ovos, por exemplo se quando o figo é jovem ou quando as galhas estão formadas”, disse. 

Foram feitas amostras de 24 espécies pertencentes a todos os principais clados (agrupamento que inclui um ancestral comum) de agaonídeos, incluindo representantes de todos os gêneros descritos de vespas não polinizadoras da família. Havia espécies do Brasil, Austrália, China, Laos, Senegal, Indonésia, Camarões, Índia e das Ilhas Salomão, algumas coletadas em campo, outras obtidas da coleção de Jean Yves Rasplus, do Centre de Biologie pour la Gestion des Populations do Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), na França.  

Em estereomicroscópio, Elias realizou uma série de medidas do corpo e do ovipositor de 10 a 20 indivíduos de cada espécie. Foram analisados caracteres relacionados aos dentes dos ovipositores quanto ao seu potencial papel na perfuração e ancoragem do ovipositor, permitindo a sua movimentação pelo substrato do figo.

“Percebi que a distância entre os dentes do ovipositor está relacionada com o que a vespa está fazendo. Os dentes podem ser mais espaçados ou mais próximos uns dos outros”, disse. 

Os insetos estudados por Elias pertencem a grupos ecológicos diferentes. As vespas que inserem ovos perfurando a casca do figo com o ovipositor quando os figos estão jovens – e que vão depositar ovos nas flores lá dentro – são chamadas galhadoras, pois a deposição dos ovos estimulará o desenvolvimento da galha. “Descobrimos que, no caso das vespas galhadoras, os dentes do ovipositor estão mais juntos”, disse. 

Em outro grupo estão as vespas que, desde a casca do figo, utilizam o ovipositor para inserir ovos dentro das galhas. São as parasitoides, que parasitam a galha. “No caso, os dentes têm formato irregular e são mais espaçados”, disse. 

“O resultado da análise de reconstrução de estados ancestrais sugere que a vespa ancestral das vespas agaonídeas tinha o ovipositor adaptado para botar o ovo nas flores jovens”, disse Elias. Ou seja, o ovipositor foi sendo adaptado para inserir ovos na fase da galha mais tarde, ao longo de milhões de anos, sendo uma ferramenta na diversificação do grupo. 

“Ter esse novo método de identificação do tipo de vespa-do-figo por meio da análise do ovipositor é interessante, pois não há mais a necessidade de acompanhar todo o ciclo de desenvolvimento do figo para conseguir identificar qual vespa está fazendo o que dentro daquele contexto de interações”, disse Elias. 

O artigo Ovipositor morphology correlates with life history evolution in agaonid fig wasps (doi: https://doi.org/10.1016/j.actao.2017.10.007), de Larissa Galante Elias, Finn Kjellberg, Fernando Henrique Antoniolli Farache, Eduardo A.B. Almeida, Jean-Yves Rasplus, Astrid Cruaud, Yan-Qiong Peng, Da-Rong Yang e Rodrigo Augusto Santinelo Pereira, está publicado em:

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1146609X17300358.


A edição especial com quatro artigos de pesquisadores brasileiros está disponível em:

www.sciencedirect.com/journal/acta-oecologica/vol/90/suppl/C.

Substâncias relacionadas à ferocidade em abelhas são descobertas: Instituto de Biociências de Rio Claro estuda os insetos desde sua fundação, há 60 anos

 

Peter Moon - Agência Fapesp

 

16/07/2018

 

Pesquisadores paulistas podem ter descoberto a razão pela qual as abelhas africanizadas são tão ferozes. Eles rastrearam substâncias químicas presentes em níveis mais elevados no cérebro de abelhas africanizadas, em comparação com abelhas melíferas e dóceis criadas por apicultores. 

De acordo com estudo publicado no Journal of Proteome Research, tais compostos químicos podem fazer com que abelhas menos agressivas se tornem ferozes. 

Os mesmos compostos haviam sido detectados no cérebro de moscas e camundongos, nos quais eles parecem regular a alimentação e a digestão. Esse é um exemplo de como o comportamento evolui em diferentes espécies usando mecanismos moleculares semelhantes.

A pesquisa foi feita pela equipe do professor Mario Sérgio Palma no Centro de Estudo dos Insetos Sociais do Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Rio Claro. O trabalho tem apoio da FAPESP por meio de um Projeto Temático que integra o programa BIOTA-FAPESP. A linha de pesquisa está relacionada ao estudo do complemento de proteínas dos sistemas animais.

“Estudamos a composição das proteínas dos sistemas glandulares de vespas, abelhas, formigas, aranhas e escorpiões. Determinamos as funções individuais de cada proteína e suas interações moleculares, além de suas estruturas moleculares. Isso inclui os venenos desses animais, bem como sistemas de comunicação química por compostos químicos e a neuroquímica da regulação do comportamento dos artrópodes via sistema nervoso”, disse Palma à Agência FAPESP. 

O estudo visou investigar o mecanismo de produção de neuro-hormônios no cérebro de abelhas. Neuro-hormônios são compostos químicos responsáveis pela regulação do sistema nervoso, com implicações na mediação dos comportamentos sociais desses insetos.

“Queríamos estudar a origem e o metabolismo das proteínas precursoras dos neuropeptídeos no cérebro de abelhas, para entender como eram produzidos tais hormônios. Desejávamos também identificar as regiões do cérebro responsáveis pelas ações daqueles compostos. Para isso, utilizamos o imageamento espectral por espectrometria de massas”, explicou Palma. 

A técnica permite identificar compostos químicos dentro de tecidos, sem necessidade de extratos celulares. O imageamento também permite conhecer a região do cérebro onde tais hormônios estão agindo. “Podemos conhecer a estrutura química dos neuropeptídeos e mapear as regiões do cérebro onde eles agem”, disse. 

Os experimentos foram feitos no apiário do Instituto de Biociências da Unesp, em Rio Claro. “Praticamente todas as nossas colônias são de abelhas africanizadas”, disse Palma. “Trabalhamos com abelhas africanizadas há mais de 20 anos, uma vez que o Departamento de Biologia do Instituto de Biociências da Unesp estuda esses insetos desde sua fundação, há 60 anos.”

Os favos foram levados para o laboratório, onde os indivíduos recém-emergidos foram identificados e marcados com tintas não tóxicas. Após a devolução dos favos às colmeias no apiário, aguardou-se que as abelhas marcadas atingissem a idade desejada para a realização do experimento. 

Quando isso ocorreu, os favos retornaram novamente ao laboratório e as abelhas marcadas com tintas coloridas foram coletadas e utilizadas em experimentos de agressividade.

As abelhas foram colocadas em arenas de observação. Alvos com o formato de esferas de 5 centímetros de diâmetro e recobertas de camurça negra foram penduradas por uma corda diante de cada arena, de modo que, ao serem balançadas, as esferas invadissem a arena onde se encontravam as abelhas marcadas.

“Vários comportamentos de alerta e agressão foram realizados pelas abelhas. Tais comportamentos foram observados e registrados pelos pesquisadores”, disse Palma.

Além dos vários comportamentos agressivos, alguns indivíduos também ferroaram os alvos. Ao fazê-lo, ficaram presos nos alvos por meio do ferrão, que possui fisgas e não pode ser retirado. Esses indivíduos foram coletados, imediatamente congelados em nitrogênio líquido e dissecados. Seus cérebros foram retirados e fatiados. As fatias foram utilizadas nos estudos de análise proteômica – área de biotecnologia que estuda o conjunto de proteínas expressas em uma célula ou tecido.

A equipe da Unesp também coletou abelhas operárias que permaneceram dentro das colmeias durante os ataques, para poder compará-las às outras operárias mais agressivas.

Todas as amostras foram analisadas dentro dos tecidos. Depois elas foram analisadas com o uso de radiação laser, que promove a ionização das proteínas e peptídeos. Esses foram analisados no espectrômetro de massa, capaz de identificar pequenas cadeias de proteínas ou peptídeos, permitindo conhecer sua estrutura química.

“Quando do preparo das amostras na forma de fatias de cérebro, o instrumento cria um padrão virtual de orientação espacial dentro de cada tecido, que permite correlacionar a presença de espectros típicos de cada molécula analisada com a posição espacial dentro do tecido. Assim, identificam-se as moléculas e ao mesmo tempo estimam-se suas concentrações e determina-se sua localização”, disse Palma.

“No final, geram-se imagens dos cortes histológicos, na forma de topografia molecular, e mapas de contorno, assinalando-se as extensões e limites de cada diferente região do cérebro”, disse. 

Compostos químicos identificados por pesquisadores da Unesp podem explicar por que abelhas menos agressivas se tornam ferozes. Estudo foi publicado no Journal of Proteome Research (operária de Apis mellifera ferroando o alvo de camurça durante os ensaios de agressividade / fotos: Iago Bueno da Silva/Unesp)

Hormônios e agressão 

Sobre a diferença encontrada entre as abelhas capturadas fora da colmeia e as que permaneceram lá dentro, Palma ressalta que não se trata de local, mas de diferenças observadas entre as abelhas operárias que realizam os vários comportamentos de alarme e agressão (principalmente ferroar o alvo) e aquelas que não se tornam agressivas (mesmo quando estimuladas). 

“O cérebro das abelhas não agressoras apresentou proteínas precursoras intactas, na forma sua não ativa, isto é, que não está estimulando comportamentos agressivos”, disse. 

Por outro lado, o cérebro das abelhas agressoras apresentou somente as formas maduras dessas proteínas. São pedaços menores e ativos das proteínas precursoras, gerados pela ação de enzimas conhecidas como proteases. Esses pedaços menores ainda passam por processo de modificações químicas para se tornarem ativos. Assim se formam os neuropeptídeos ativos, que determinarão o comportamento agressivo nas abelhas. Neuropeptídeos são hormônios que regulam o cérebro e outros tecidos para adaptar o organismo a realizar um conjunto de comportamentos. 

“Na prática, isso significa que os neuropeptídeos sinalizam ao organismo para realizar funções metabólicas, fisiológicas e/ou farmacológicas, preparando o indivíduo para executar um ou mais conjuntos de comportamentos. No caso em estudo, o conjunto de comportamentos foi relacionado à agressão”, disse Palma

“Os neuropeptídeos que encontramos existem com pequenas diferenças estruturais em vários insetos, mas até então eram pouco caracterizados química e funcionalmente. Nas abelhas agressoras, as funções de tais neuropeptídeos foram regular o metabolismo energético, ativar os mecanismos de vigilância e coordenação espacial de voo e estimular a produção de feromônios de alarme”, disse. 

Quando os pesquisadores observaram que os neuropeptídeos estimulavam o comportamento agressivo, eles resolveram sintetizar esses compostos em laboratório, para então injetá-los em operárias jovens – abelhas que supostamente ainda não estavam preparadas para executar comportamentos agressivos. 

“O resultado foi que algum tempo após terem recebidos aplicações dos neuropeptídeos essas operárias passaram a executar comportamentos agressivos. Elas passaram inclusive a ferroar os alvos”, disse o coordenador do Projeto Temático FAPESP.   

Origem da ferocidade

A agressividade em abelhas é desencadeada como parte do mecanismo de defesa da colônia. Tal comportamento se inicia com um conjunto de estímulos físicos e químicos como movimentos bruscos, sons agudos, cores escuras e odores fortes, geralmente associados à presença de intrusos, invasores ou predadores da colônia. Isso desencadeia uma reação em cascata de uma série de processos metabólicos e fisiológicos, para suportar os insetos agressores a executar os comportamentos de alarme e agressão.

“Aparentemente, a primeira reação a tais estímulos leva à maturação dos precursores dos neuro-hormônios no cérebro das abelhas, conduzindo à formação dos neuropeptídeos maduros, que são distribuídos em concentrados e regiões específicas do cérebro”, disse Palma.

“Atuando nos neurônios dessas regiões, esses neuropeptídeos ativam uma série de processos metabólicos e fisiológicos, que resultam nos comportamentos de alarme e agressão e culminam com a ferroada”, disse. 

Os precursores dos neuropeptídeos estão prontos no cérebro das operárias adultas. Mas enquanto elas ainda são jovens tais precursores não são clivados, não podendo resultar em neuropeptídeos maduros ou ativos. 

No entanto, quando as operárias alcançam entre 15 e 20 dias de idade, elas já contam com ferramentas moleculares para catalisar a maturação dos precursores. Daí que, na presença de estímulos físico-químicos ameaçadores, os neuropeptídeos em seus cérebros serão instantaneamente ativados, e as operárias passarão a demonstrar comportamento agressivo.

“Quando injetamos os neuropeptídeos sintéticos em suas formas maduras, as operárias jovens passaram a dispor do neuropeptídeos maduros, que em poucos minutos passaram a ativar as transformações metabólicas e fisiológicas, tornando tais indivíduos aptos a exercer comportamentos agressivos”, disse Palma.

O artigo MALDI Imaging Analysis of Neuropeptides in Africanized Honeybee (Apis mellifera) Brain: Effect of Aggressiveness, de Marcel Pratavieira, Anally Ribeiro da Silva Menegasso, Franciele Grego Esteves, Kenny Umino Sato, Osmar Malaspina e Mario Sergio Palma, está publicado em https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.8b00098.

Veneno de vespa na guerra contra superbactérias

Pesquisadoras da Unesp assinam artigo em revista internacional

Assessoria de Comunicação e Imprensa

22/08/2017

Vespa Polybia dimorpha, que produz a molécula que pode vir a ser um poderoso antibiótico

Cientistas brasileiros estão olhando com carinho para a vespa Polybia dimorpha, que habita o cerrado brasileiro. Na receita do veneno do inseto há um ingrediente que pode estar parte da resposta para um dos problemas mais importantes de saúde global: a guerra contra as superbactérias.

Quando entra em contato com a célula bacteriana, esse ingrediente –um peptídeo, molécula que pode ser sintetizada quimicamente– fura a parede celular, causando dano estrutural grande o suficiente para matar os micróbios.

Sabendo desse potencial, pesquisadores do Instituto Butantan, da UnB e da Unesp resolveram investigar se o peptídeo –batizadao de polydim-1, em homenagem à vespa– seria eficaz contra bactérias resistentes a múltiplos antibióticos.

Cientistas brasileiros estão olhando com carinho para a vespa Polybia dimorpha, que habita o cerrado brasileiro. Na receita do veneno do inseto há um ingrediente que pode estar parte da resposta para um dos problemas mais importantes de saúde global: a guerra contra as superbactérias.
Quando entra em contato com a célula bacteriana, esse ingrediente –um peptídeo, molécula que pode ser sintetizada quimicamente– fura a parede celular, causando dano estrutural grande o suficiente para matar os micróbios.

Sabendo desse potencial, pesquisadores do Instituto Butantan, da UnB e da Unesp resolveram investigar se o peptídeo –batizadao de polydim-1, em homenagem à vespa– seria eficaz contra bactérias resistentes a múltiplos antibióticos.

O mais provável é que a razão evolutiva para uma vespa desenvolver esse tipo de molécula não é o de matar as bactérias de sua presa, e sim destruir as próprias células da vítima. Felizmente, ao menos no caso da P. dimorpha, esse peptídeo parece não ser tão nocivo para mamíferos.
Para testar o potencial antissuperbactéria do polydim-1, foram usadas amostras provenientes de pacientes que tiveram infecções severas e que estavam armazenadas na biblioteca de microbiologia do Centro Universitário de Brasília (Uniceub). O resultado é animador, diz Marisa Rangel, do Butantan.
"Sem dúvida foi a molécula mais promissora com a qual eu trabalhei até agora. Observamos uma atividade especialmente grande em bactérias que apresentam mecanismos de resistência. "
Mesmo com o ótimo desempenho in vitro (e bons indicativos de testes anteriores in vivo), ainda não dá para comemorar. Até a molécula virar remédio, se isso realmente acontecer, outros fatores entrarão em jogo, como o interesse de indústria farmacêutica em bancar testes em seres humanos.
E há motivos para que isso não ocorra. Um deles é o custo para sintetizar uma molécula dessas, muito maior que aquele dos antibióticos clássicos –ou seja, uma única dose para humanos poderia custar milhares de reais.

Uma alternativa seria tentar simplificar a molécula, tirando alguns dos seus 22 aminoácidos, o que baratearia a síntese. Outra opção é mudar o processo de fabricação e usar fungos modificados geneticamente na produção.
Apesar das dificuldades, é uma briga que vale a pena, pelo menos de acordo com um apelo recente da Organização Mundial de Saúde. Em fevereiro, a entidade pediu que esse combate fosse uma prioridade.

Se um grupo de bactérias é exposto a um antibiótico, o esperado é que elas morram. Algumas, porém, encontram artifícios para sobreviver, apesar da condição desfavorável. Quando proliferam, as descendentes herdam essa característica, formando uma linhagem resistente.
O processo se repete com diferentes tipos de antibiótico e aparecem as bactérias multirresistentes. Daí a crítica ao uso indiscriminado e incorreto na criação de animais e em humanos, por exemplo.
"Perdi recentemente meu tio para uma infecção com duas bactérias multirresistentes. É uma história que se repete, você dá o coquetel de antibiótico, mas a pessoa não aguenta nem com o remédio nem com as bactérias –e a maioria morre e ninguém fala disso", diz a pesquisadora. "Nos últimos 40 anos só surgiram três novas classes de antibióticos. Estamos perdendo a guerra", lamenta.

HISTÓRIA
Uma das maiores descobertas da humanidade aconteceu na década de 1920, quando o escocês Alexander Fleming descobriu a penicilina, molécula produzida por fungos do gênero Penicillium.
Com esse conhecimento, passou a ser mais fácil tratar infecções bacterianas. Mas, conforme o uso de antibióticos crescia e outras moléculas eram adicionadas ao arsenal terapêutico, começaram a surgir linhagens de bactérias resistentes.

A penicilina foi disponibilizada comercialmente em 1943, mas desde 1940 já havia sido identificada uma linhagem de bactérias do gênero Staphylococcus resistente à droga. Mais de 70 anos depois, o panorama é mais ou menos o mesmo e, para cada antibiótico lançado, há pelo menos uma linhagem bacteriana resistente a ele.
O estudo de Marisa e colaboradores foi publicado na revista "Plos One".

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ASSASSINO DE BACTÉRIAS

Cientistas estudam veneno de vespa que pode se tornar um poderoso antibiótico
ORIGEM
Ao estudar o veneno da vespa Polybia dimorpha, cientistas viram que ali poderia haver candidato a antibióticos. A 'culpada' é uma molécula batizada de polydim-I, em homenagem à vespa
FABRICAÇÃO
Como o veneno é composto por várias moléculas, os cientistas tiveram de produzi-la em pequena escala no laboratório em um processo de síntese química para fazer os testes
TESTE
Em laboratório, foram feitos testes com uma série de linhagens de bactérias resistentes a múltiplos antibióticos e a molécula teve performance superior a drogas convencionais
EXPLICAÇÃO
Segundo os pesquisadores, a molécula formaria uma espécie de buraco na membrana das bactérias, impedindo que ela mantenha suas funções e prolifere
SEGURANÇA
Já foram feitos testes com camundongos, mostrando que a droga, além de tratar infecções, aparentemente não faz mal para as células de mamíferos
PERSPECTIVA
A ideia dos pesquisadores é aperfeiçoar a molécula e seu método de síntese para que ela possa ser testada em humanos e combata as infecções hospitalares por bactérias multirresistentes

Assinam o artigo pela Unesp as pesquisadoras do Laboratório de Estudos em Peptideos do Departamento de Química e Ciências Ambientais do Câmpus de São José do Rio Preto: a doutoranda Danubia Batista Martins e a professora Marcia Perez dos Santos Cabrera, responsável pelo Laboratório.

Leia reportagem na Folha de S. Paulo:
http://www1.folha.uol.com.br/ciencia/2017/08/1911262-brasileiros-apostam-em-veneno-de-vespa-na-guerra-contra-superbacterias.shtml

Acesse o artigo científico em
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0178785#references

Contatos:
Marcia Perez dos Santos Cabrera
cabrera.marcia@gmail.com
marciap@ibilce.unesp.br

Danubia Batista Martins
danubiab4@hotmail.com

Laboratório de Estudos em Peptideos
Departamento de Química e Ciências Ambientais
Unesp de São José do Rio Preto
17-3221-2289

Estudo estima eficiência em campo de insetos que parasitam pragas agrícolas

05 de março de 2016.

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Um grupo de mais de 30 espécies de vespas do gênero Trichogramma é um dos mais utilizados hoje no mundo em programas de controle biológico por países que são grandes produtores agrícolas, como o Brasil, para combater pragas que atacam culturas como cana-de-açúcar, milho, soja, algodão e tomate.

Contudo, a avaliação do desempenho em campo de linhagens de uma mesma espécie dessas vespas, que parasitam mais de 200 espécies de pragas da ordem Lepidoptera – como as lagartas que atacam as lavouras –, é difícil em razão de seu tamanho, de aproximadamente 0,5 milímetro.

Pesquisadores da Esalq usam marcadores genéticos para avaliar capacidade de linhagens de microvespas parasitarem pragas agrícolas (foto: vespas do gênero Trichogramma/Esalq).

 

 

O tamanho diminuto e o fato de serem parasitoides impossibilitam, por exemplo, marcá-las com um corante antes de serem liberadas em uma lavoura, para verificar posteriormente se fixaram se dispersaram pela plantação e se estão controlando uma determinada praga que se deseja eliminar.
Pesquisadores da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" da Universidade de São Paulo (Esalq-USP), em colaboração com colegas da University of California em Riverside, nos Estados Unidos conseguiram superar essa barreira ao estimar o sucesso em campo da liberação de linhagens de vespas Trichogramma pretiosum Riley, usada largamente no Brasil para controlar pragas da soja e do tomate, usando uma técnica de biologia molecular.
Resultado de uma pesquisa de doutorado realizada com Bolsa da FAPESP, a aplicação do método foi descrita em um artigo publicado na revista PLoS One.
“A técnica de biologia molecular que usamos para estimar o desempenho em campo de linhagens de Trichogramma pretiosum Riley talvez possa ser usada em outras espécies de Trichogramma”, disse Aloisio Coelho Junior, autor da pesquisa, à Agência FAPESP.

De acordo com ele, que realizou a pesquisa sob orientação do professor José Roberto Postali Parra, da Esalq-USP, a técnica consiste no uso de fragmentos do DNA mitocondrial como marcadores genéticos para diferenciar linhagens de Trichogramma pretiosum Riley e estimar as que podem ter melhor ou pior desempenho em campo.
Para desenvolver a técnica, os pesquisadores sequenciaram e classificaram por meio de um método de análise de laboratório chamado PCR de tempo real os pares de base do DNA mitocondrial das linhagens de Trichogramma pretiosum Riley.
Ao fazer isso, observaram que as linhagens apresentavam uma diferença muito nítida em um fragmento da CO1 – gene do DNA mitocondrial–, que possuíam três “tipos raros”, com potencial de serem usados como marcadores genéticos.

Com base nessa constatação, eles criaram, por meio de uma série de cruzamentos, 45 linhagens diferentes dos três “tipos” mitocondriais de Trichogramma pretiosum Riley, sendo 15 de cada tipo mitocondrial.
“Criamos linhagens puras, marcadas com esses fragmentos de DNA mitocondrial”, explicou Aloisio.

Teste em campo

As 45 linhagens do inseto foram classificadas em três categorias – melhor, intermediário e pior –, de acordo com o tamanho médio de sua prole e a proporção de descendentes do sexo feminino, que são fatores determinantes para desempenho do inseto no ataque às pragas agrícolas.

A fim de avaliar se os fragmentos de DNA mitocondrial das células do Trichogramma pretiosum Riley poderiam ser usadas como marcadores do inseto para analisar seu desempenho em campo, os pesquisadores fizeram um experimento em que lançaram linhagens de cada uma das três categorias do inseto com perfis diferentes de DNA mitocondrial em uma plantação de milho para quantificar o quanto eram capazes de parasitar ovos da praga Ephestia kuehniella, conhecida popularmente como traça da farinha.

Para isso, eles distribuíam pelo milharal cartelas com ovos da praga e liberavam em um ponto central da plantação as diferentes linhagens de Trichogramma pretiosum Riley previamente classificadas em laboratório de acordo com suas características reprodutivas, sendo que cada uma possuía um “tipo” mitocondrial diferente.
Um dia após o lançamento, eles recolhiam as cartelas com os ovos da traça da farinha, traziam para o laboratório e esperavam emergir o Trichogramma pretiosum Riley que parasitou o ovo.
Por meio de uma análise com PCR em tempo real, os pesquisadores analisavam o DNA mitocondrial do inseto parasitoide e identificavam a qual linhagem liberada em campo seu perfil da CO1 correspondia.
Dessa forma, conseguiram verificar quais parasitaram mais e produziam mais prole no campo, por exemplo.
“O DNA mitocondrial serviu como uma espécie de impressão digital do inseto”, comparou Aloisio.

Os resultados das análises de DNA mitocondrial indicaram que as linhagens que apresentaram melhor desempenho em laboratório, em termos de fecundidade e proporção de machos e fêmeas na prole, também foram as que demonstraram maior êxito no parasitismo em campo.

Com isso, constataram que a seleção em laboratório demonstrou ser um bom preditor do sucesso de Trichogramma pretiosum Riley em campo e que os marcadores mitocondriais representam uma boa forma de marcação de linhagens de parasitoides.
“Essa técnica de marcação pode ser bastante útil para a seleção de melhores linhagens de Trichogramma por biofábricas [empresas que produzem parasitoides para controle biológico]”, avaliou Aloisio.

As biofábricas produzem Trichogramma em ovos de mariposa parasitados pelo inseto a partir da seleção de linhagens que demonstram melhor desempenho parasitário em laboratório. Em razão da falta de um marcador é difícil avaliar se uma espécie de Trichogramma encontrada em uma determinada lavoura foi liberada pelo agricultor ou já estava presente nela e verificar se uma linhagem que apresenta um desempenho ruim em laboratório pode reverter esse quadro em campo, ou até mesmo definir o raio de ação do parasitoide, exemplificou Aloisio.

“Por meio dessa técnica de marcação é possível realizar diversos experimentos para responder a essas e outras questões”, avaliou.
O artigo Laboratory performance predicts the success of field releases in inbred lines of the egg parasitoid Trichogramma pretiosum (Hymenoptera: Trichogrammatidae) (doi: 10.1371/journal.pone.0146153), de Aloisio e outros, pode ser lido na revista PloS One em http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371%2Fjournal.pone.0146153.
 

Novas espécies de moscas são gigantes e têm cara de marimbondo

Publicado em: 13/12/15

Peter Moon  |  Agência FAPESP – Os entomologistas acreditam que exista no mundo 1 milhão de espécies de moscas, mosquitos, borrachudos e mutucas, os insetos da ordem Diptera. Cerca de 160 mil espécies foram descritas. Dessas, 12 mil vivem no Brasil, e o número não para de aumentar. Só no mês de novembro foram descritas em dois trabalhos diferentes nove espécies de mosca-soldado e duas espécies de moscas-gigantes, as maiores do mundo. As pesquisas são financiadas pela FAPESP no âmbito do programa BIOTA.

A Gauromydas papaveroi tem 4 cm e lembra um marimbondo (foto: divulgação)

 

A maior mosca que existe é brasileira, a Gauromydas heros. Esse inseto magnífico mede 6 cm desde a ponta do abdômen até a ponta da cabeça (as moscas comuns medem apenas 0,5 cm). “Há registros de indivíduos com até 7 cm de comprimento”, conta a zoóloga Julia Calhau, que estuda moscas desde 1998, e, particularmente, moscas-gigantes desde 2009, no Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (MZ-USP).

“Eu vi a G. heros só uma vez. Foi em 2000, no Parque Estadual do Rio Doce, em Minas. Eu a vi viva, mas não consegui pegar. Elas são muito rápidas”, disse Calhau, que atualmente faz pós-doutorado na Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), em Dourados (MS).

Do gênero Gauromydas eram conhecidas até o momento quatro espécies, todas nativas da América do Sul. Os mais novos membros do gênero são a G. mateuse e a G. papaveroi, que acabam de ser descritas por Calhau e dois colegas no periódico Zootaxa. O projeto foi apoiado pela FAPESP.

Segundo Calhau, a G. papaveroi mede 4 cm e é encontrada no Pará, no Amazonas e em Santa Catarina, no Brasil, na Argentina e também na Costa Rica, na América Central. Já a G. mateus é um pouquinho menor, medindo 3,5 cm. A espécie só é achada na região de Salta, no norte da Argentina.
“São bichos extremamente raros”, disse Calhau. “As moscas-gigantes passam a maior parte da vida sob a forma de larvas. A fase adulta delas é muito curta.” Não se conhece quase nada sobre os hábitos dos indivíduos das duas novas espécies. Praticamente tudo o que se sabe deriva de estudos da G. heros publicados nos anos 1940 pelo entomólogo tcheco José Francisco Zikán, que emigrou para o Brasil em 1902 e as estudou por 40 anos no Parque Nacional de Itatiaia, no Rio de Janeiro.

De acordo com Zikán, as larvas das moscas-gigantes viveriam dentro dos ninhos das formigas-cortadeiras, as populares saúvas. “Estas formigas constroem no formigueiro câmaras de lixo, onde colocam todos os dejetos da colônia”, explica Calhau. “Alguns bichos vivem nesses dejetos, como larvas de mariposa e de besouro. Aparentemente, as larvas da Gauromydas predariam essas larvas.”

Confundidas com vespas

As moscas-gigantes Gauromydas foram por muito tempo confundidas com vespas e marimbondos por causa do seu tamanho e aparência, escreveu Zikán em 1942. De fato, elas lembram muito os marimbondos. “Mas são completamente inofensivas e se alimentam do néctar das flores”, disse Calhau. “As moscas-gigantes não transmitem doenças nem têm importância econômica ou agrícola, mas são bichos magníficos."
O outro grupo de moscas que ganhou novas espécies é o das moscas-soldado, do gênero Acrochaeta. O trabalho do pós-graduando Diego Aguilar Fachin, do departamento de Biologia da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, da USP, apoiado pela FAPESP e publicado igualmente na Zootaxa, descreveu nove espécies de moscas-soldado. “Elas têm este apelido por duas características”, explica Fachin. “Algumas possuem um padrão de coloração no tórax com faixas horizontais, geralmente verdes e pretas, que lembrariam um uniforme militar. Fora isto, elas também têm espinhos, que remetem à imagem de uma armadura.”

Já eram conhecidas 335 espécies de moscas-soldado no Brasil. A estas se somaram oito novas espécies descritas por Fachin, além de uma outra, que é boliviana. Fachin trabalhou com material coletado no programa BIOTA-FAPESP. Assim como acontece com as moscas-gigantes, “o que chama a atenção nas moscas-soldado do gênero Acrochaeta é que elas são muito parecidas com vespas,” conta Fachin.
As espécies descritas têm um estrangulamento no abdômen, quase uma cinturinha, como as vespas. “As moscas são grandes, variando de 1,5 a 2 cm, com formato de vespas e a coloração de vespa.” Uma hipótese para explicar tal morfologia talvez seja o fato de elas viverem próximas das vespas que não as reconhecem como inimigas, diz ele. “Não fui a campo, mas tenho esta suspeita de que as 'minhas' moscas e as vespas vivam uma ao lado da outra.”

As novas espécies habitam todos os estados da região Sudeste e também Rondônia, Paraná e Santa Catarina. “As duas de que eu mais gosto são a A. polychaeta e A. pseudopolychaeta. Ambas têm as antenas muito compridas, e a última possui uma cerda é muito longa e cheia de cerdas menores", disse Fachin.

Assim como as moscas-gigantes, apesar do tamanho e da cara de perigosas, as moscas-soldado descritas por Fachin são inofensivas e não têm importância médica nem são polinizadoras. “Por isso são grupos de certa forma negligenciados pelos pesquisadores – mas nem por isso menos importantes.”
O artigo Review of the Gauromydas giant flies (Insecta, Diptera, Mydidae), with descriptions of two new species from Central and South America (doi: http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.4048.3.3), de Julia Calhau e outros, publicado na Zootaxa, pode ser lido em http://biotaxa.org/Zootaxa/article/view/zootaxa.4048.3.3.
O artigo Taxonomic revision and cladistic analysis of the Neotropical genus Acrochaeta Wiedemann, 1830 (Diptera: Stratiomyidae: Sarginae) (doi: 10.11646/zootaxa.4050.1.1), de Diego Fachin e outros, publicado na Zootaxa, pode ser lido em: http://zoobank.org/References/2DC16A77-A311-4510-BE47-720292639756.

A química da infertilidade

Abelhas, formigas e vespas usam mesma classe de compostos para impedir reprodução de operárias

RODRIGO DE OLIVEIRA ANDRADE | Edição Online 11:55 27 de janeiro de 2014

© TOM WENSELEERS

Rainhas usam feromônios como uma espécie de sinalização que indica às operárias sua fertilidade, induzindo em alguns casos ao não desenvolvimento de seus ovários.

Há tempos se sabe que numa sociedade de abelhas geralmente só a rainha se reproduz. Já os mecanismos responsáveis por essa divisão reprodutiva e de trabalho entre rainhas e operárias por muitos anos foram considerados um dos grandes mistérios da biologia. Hoje já se conhece uma classe de compostos químicos determinante para a organização social das abelhas. Agora, num estudo publicado na revista Science, um grupo internacional de pesquisadores, entre eles brasileiros do Instituto Zoológico da Universidade de Leuven, Bélgica, pode ter dado um passo importante na tentativa de compreender melhor a evolução desse caráter social tão marcante nas colônias.

No estudo, eles verificaram que esse composto químico — feromônios conhecidos como hidrocarbonetos saturados — é usado pelas rainhas em colônias não só de abelhas, mas também de vespas e formigas como uma espécie de sinalização que indica às operárias sua fertilidade, induzindo em alguns casos até mesmo ao não desenvolvimento de seus ovários. O resultado indica que essa classe de compostos tenha se conservado por toda a história evolutiva desses grupos.

Até então, a atuação desses compostos neste grupo de insetos (Hymenoptera) havia sido descrita somente para a abelha melífera (Apis melifera) e a formiga Lasius. No estudo atual, os pesquisadores identificaram esse indutor de esterilidade em representantes de cada um dos grupos. Para isso, selecionaram a vespa comum (Vespula vulgaris), a abelha mamangava-da-cauda-amarelo-claro (Bombus terrestris) e a formiga do deserto (Cataglyphis iberica). “Escolhemos espécies representativas para testar nossa hipótese de que essa classe de compostos atua como feromônio de rainha nos três grupos de insetos”, explica o biólogo Ricardo Caliari Oliveira, atualmente doutorando no Laboratório de Socioecologia e Evolução Social da Universidade de Leuven, coordenado pelo também biólogo Tom Wenseleers.
Após identificarem o composto em indivíduos dos três grupos, os pesquisadores examinaram dados em artigos já publicados descrevendo as diferenças dos perfis químicos de rainhas e operárias. Em seguida, compararam o composto químico que haviam identificado com aqueles usados por outras 64 espécies de abelhas, vespas e formigas cujos perfis haviam sido descritos nos artigos que encontraram.

Ao fazerem isso, verificaram que a maioria delas compartilhava da mesma classe de composto químico usado para inibir a reprodução entre as operárias. “E ao reconstruir o que chamamos de estado ancestral desses grupos, verificamos que essa classe de compostos químicos já era utilizada como sinal de fertilidade pelo ancestral solitário de vespas, formigas e abelhas há aproximadamente 145 milhões de anos”, conta o biólogo.

Nas colônias, as operárias utilizam o sinal como um indicativo de que a rainha está fértil e se reproduzindo, sendo mais vantajoso para elas auxiliar no desenvolvimento das irmãs (filhas da rainha) do que se reproduzirem. “É possível que em estágios iniciais do desenvolvimento da sociabilidade, as filhas utilizavam essas pistas químicas para verificar se a rainha era fértil e saudável. Do contrário, elas se reproduziriam por conta própria”, diz Oliveira. “Como esse sistema funcionou, não se desenvolveu nenhum outro sistema de comunicação.” Os pesquisadores suspeitam ainda que o ancestral usava esse composto químico para atrair parceiros reprodutivos. “Como essa espécie não vivia em colônia, acreditamos que esse feromônio era usado na atração de machos pelas fêmeas”, conta.

O grupo agora pretende verificar se esse mesmo composto químico é usado por rainhas de outras espécies de insetos. “No momento, estamos estendendo nossas análises para espécies de abelhas sem ferrão brasileiras e também espécies solitárias em colaboração com o Laboratório de Ecologia Comportamental da Universidade de São Paulo (USP), campus de Ribeirão Preto.”

Artigo científico

OYSTAEYEN, A. V. et al. Conserved Class of Queen Pheromones Stops Social Insect Workers from Reproducing. Science. v. 343, p. 287-90. jan 2014.

Falsas valentonas se dão mal

A agressividade das vespas-caboclas se traduz no padrão visual de cada indivíduo – as mal-encaradas têm comportamento agressivo. Mas um experimento bem bolado mostrou que ter cara de malvada não basta para ser respeitada pelas colegas.

Por: Cássio Leite Vieira

Publicado em 25/10/2010 | Atualizado em 25/10/2010

A vespa-cabocla ('Polistes dominulus'), famosa por construir vespeiros que parecem feitos de papel, é um inseto muito comum na Europa (foto: Joaquim Alves Gaspar / CC 3.0 BY-SA).

Eis experimento engenhoso, mostrando que, em ciência, criatividade conta muito.
Fêmeas das vespas Polistes dominulus – no Brasil, conhecidas pela designação genérica de vespas-caboclas, famosas pelos vespeiros que parecem feitos de papel – se engajam em brigas com companheiras para mostrar quem é que manda no pedaço. Essa agressividade (ou capacidade de luta) está demonstrada visualmente no padrão facial, reflexo da quantidade de hormônio. Ou seja, as mal-encaradas têm comportamento agressivo.
Mas o que acontece quando uma boazinha ganha cara da malvada? Ou passa, mesmo com cara de calma, a se comportar agressivamente? E o que ocorre quando a boazinha ganha maquiagem de malvada e boa dose de hormônio?

O que acontece quando uma vespa boazinha ganha cara da malvada?

Isso foi o que investigaram a bióloga Elizabeth Tibbetts e a doutoranda Amanda Izzo, ambas da Universidade de Michigan (Estados Unidos), em estudo publicado no fim de setembro na revista Current Biology.
O experimento concebido por ambas respondeu a essas perguntas. As pesquisadoras adotam três engenhosas estratégias em fêmeas com baixa agressividade: i) pintaram a face delas para que parecessem valentonas; ii) aplicaram nelas hormônio da agressividade; iii) fizeram maquiagem e reposição hormonal.
Feitas as transformações, as fêmeas alteradas foram postas cara a cara com rivais e filmadas por duas horas. Resultados por grupos: i) as boazinhas maquiadas foram punidas severamente; ii) as sem maquiagem, mas com hormônio aumentado, apanharam pouco (mas as adversárias se recusavam a se render a elas); iii) as maquiadas e com hormônio não foram incomodadas.
Conclusão: a coisa fica feia para a fêmea se aspecto e comportamento não batem.

Quem é quem na foto: as vespas de baixa agressividade são a 1ª da primeira coluna e a 2ª da segunda coluna e também a 2ª da terceira coluna – sendo a mais boazinha a que está no centro do mosaico. As outras sinalizam alta capacidade de luta. Entre estas, a 3ª da segunda coluna (aquela com três manchinhas) é a mais valentona (foto: Elizabeth Tibbetts).

Vantagem evolutiva

Mas qual a vantagem de ter sinais de agressividade se a rival vai encarar essa falsa fêmea de qualquer modo? Para as pesquisadoras, a resposta em relação a essas fêmeas tingidas e alteradas depende do contexto.

A punição social pode ter se desenvolvido para manter a honestidade da sinalização

Tibbetts explica para a CH. Se, em jogo, estão recursos de baixo valor (por exemplo, comida quando não se está com muita fome ou um vespeiro com poucos ovos), elas podem passar como valentonas sem serem incomodadas.
Mas, se algo de valor está sendo disputado (vespeiro com muitas larvas e pupas, comida quando se está com fome etc.), então vale encarar para conferir se a cara corresponde ao comportamento.
Para as autoras, ao longo da evolução, a punição social pode ter se desenvolvido para manter a honestidade da sinalização.

Cássio Leite Vieira
Ciência Hoje / RJ
Texto originalmente publicado na CH 275 (outubro/2010).

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