Dóceis e agressivas: seleção em grupo?

Experimento com aranhas sociais alega ter demonstrado, pela primeira vez em ambiente selvagem, teoria polêmica de que a seleção natural pode levar à adaptação da colônia. Darwin dizia que ela agiria apenas no indivíduo. 

 

Por: Cássio Leite Vieira

Publicado em 01/12/2014 | Atualizado em 01/12/2014

Presentes da América do Norte à do Sul, as ‘A. studiosus’ comem, em geral, insetos, mas até restos de ratos e pássaros já foram encontrados nas teias, que chegam a ter o tamanho de um carro. (foto: Universidade de Pittsburgh/ cortesia Judith Gallagher) 

 

Experimento que deslocou e alterou a composição de colônias de aranhas alega ter demonstrado – pela primeira vez em ambiente selvagem – algo que é tópico polêmico entre biólogos desde o século 19. A equipe de Jonathan Pruitt, da Universidade de Pittsburgh, e Charles Goodnight, da Universidade de Vermont, ambas nos Estados Unidos, montaram, em seis locais diferentes, 53 colônias da aranha Anelosimus studiosus, espécie diminuta (até 1 cm), de cor alaranjada, mais conhecida por ter fêmeas dóceis e agressivas.

Na natureza, a razão dóceis/agressivas é tal que maximiza as chances de sobrevivência da colônia

Na natureza, a razão dóceis/agressivas é tal que maximiza as chances de sobrevivência da colônia. Cada um desses dois temperamentos tem um papel na comunidade. A dupla de pesquisadores acompanhou também 20 colônias que nem foram perturbadas, nem deslocadas, servindo, assim, como grupo-controle.
As A. studiosus comem, em geral, insetos, mas até restos de ratos e pássaros já foram encontrados nas teias, que podem chegar a ter o tamanho de um carro. Essa espécie espalha-se da América do Norte à do Sul.

Risco de extinção 

Parte das 53 colônias ‘artificiais’ foi levada para locais bem diferentes daqueles em que elas haviam se formado. Outra parte teve a razão dóceis/agressivas original alterada. Segundo Pruitt, essas perturbações são vistas pelas colônias como possível risco de extinção.
Quando não perturbadas, essa razão responde a fatores internos e externos. Se a colônia se forma num ambiente de muita comida, a tendência é que seja dominada por dóceis, pois não há tanta necessidade de caçar. À medida que a colônia cresce, a principal ameaça à sobrevivência em longo prazo são os parasitas sociais, que roubam a comida. Nesses casos, a tendência é que aumente o número de agressivas, que os combatem e protegem a colônia.
Se a colônia começa a se formar num local de poucos recursos, a tendência é que ela seja dominada por agressivas (caçadoras). Mas aí a maior ameaça é o canibalismo de ovos, praticado pelas agressivas. Então, à medida que a colônia cresce, aumentam as dóceis. Cada colônia ajusta a razão dóceis/agressivas para o ambiente em que está.

Volta às origens 

Depois de duas gerações, Pruitt e Goodnight notaram que as colônias – sem se importar com o novo ambiente – tendiam a voltar à razão dóceis/agressivas original, ou seja, aquela que maximizava as chances de elas sobreviverem no hábitat em que haviam se formado. Segundo os autores, as aranhas parecem não ter ideia de que estão num novo ambiente. E esse retorno à razão original pode até levar a colônia à extinção.

O estudo com ‘A. studiosus’ mostra a seleção natural agindo em uma característica coletiva que é passada de geração a geração e é determinante para a sobrevivência (ou não) da colônia. (foto: Universidade de Pittsburgh/ cortesia Judith Gallagher)

Para Pruitt e Goodnight, essa alteração mostra a seleção natural agindo em uma característica coletiva (razão dóceis/agressivas) que é passada de geração a geração e é determinante para a sobrevivência (ou não) da colônia. “Nosso estudo mostra a seleção de grupo atuando num ambiente natural – e sobre uma característica [razão] que é herdada – e que levou à adaptação em nível de colônia [grupo]”, diz Pruitt.
No artigo, os autores dizem por que esses resultados são importantes: “pesquisadores renomados têm defendido que a seleção em grupo não pode levar à adaptação do grupo [exceto em condições controladas] e que a teoria da seleção em grupo é ineficiente e falida”.

Indivíduo ou grupo? 

Pelo tom, dá para perceber que seleção em grupo é assunto polêmico na biologia. Razão simplificada: a leitura mais comum da teoria proposta pelo naturalista inglês Charles Darwin (1809-1882) é que a seleção natural ocorre apenas em nível de indivíduo. Mas, na chamada teoria da seleção em grupo, membros de espécies sociais exibiriam características individuais de comportamento que dariam maior ou menor chance de sobrevivência ao grupo. Ou seja, a seleção natural operaria em nível de grupo e produziria adaptações nesse nível.

Na chamada teoria da seleção em grupo, membros de espécies sociais exibiriam características individuais de comportamento que dariam maior ou menor chance de sobrevivência ao grupo

Essa discussão começou com o próprio Darwin, mas ganhou fôlego a partir da década de 1960.
Mas, se a seleção natural age apenas sobre o indivíduo, como explicar, por exemplo, a cooperação de insetos sociais, como é o caso de abelhas, formigas – e, no caso, das A. studiosus. Afinal, se o que importa é o ‘eu’, por que aumentar as chances de outro indivíduo sobreviver e passar seus genes para frente, na forma de descendentes férteis? Esse já foi assunto de reportagem aqui. 

Parte da explicação para a cooperação é que animais sociais são aparentados – então, ajudar o outro significa, de algum modo, ajudar a si mesmo. Pruitt e Goodnight dizem ter revelado um mecanismo complementar ao parentesco.

A polêmica sobre se a seleção em grupo é ou não válida vai continuar. Há aqueles, como o psicólogo norte-americano Steven Pinker, que nem mesmo podem ouvir a expressão. E há, agora, os resultados de Pruitt e Goodnight.
É esperar para ver. Por enquanto, há dúvidas. Mas, ao final, haverá uma certeza: ganha a biologia.

Três perguntas para Pruitt

Como diferenciar fêmeas dóceis das agressivas?Com base no espaço que demandam. As dóceis se mantêm agrupadas; as agressivas, distantes entre si.

Qual o papel de cada uma delas na colônia?As agressivas capturam individualmente presas, defendem a colônia e reparam a teia. As dóceis cuidam da prole.

Os senhores pretendem continuar esses experimentos com aranhas sociais? Se sim, para quê? Pretendemos fazer um ou dois novos experimentos. Primeiramente, gostaríamos de saber como as aranhas manipulam a composição [razão dóceis/agressivas] de seus grupos. Estariam se livrando de fenótipos (dóceis/agressivas) que estão em excesso? Ou será que as que estão em excesso abandonam a colônia ou se tornam ajudantes [qualquer dócil ou agressiva que deixa de se reproduzir para ajudar outros membros da colônia]?
Não temos ainda essas respostas. Gostaríamos de poder manipular a quantidade de predadores, o número de parasitas sociais [que roubam comida da colônia] e a frequência de surtos de doenças, para testar que fatores são responsáveis pela seleção de grupo específica de cada ambiente natural. Seria resultado de apenas um fator? Ou seriam vários fatores combinados que gerariam as composições ideais?

New Findings: How Do Scorpions Make Their Tails?

A new study led by scientists at the American Museum of Natural History reveals the genetic blueprint behind the patterning of scorpion tails. Scientists have long been puzzled by the development of scorpion tails—which in addition to venom-producing glands also have light-sensing capabilities—because there weren't enough known genes to code for their many segments.

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But the new research, which was published today in Proceedings of The Royal Society B, reveals that scorpions have more "body-planning" genes than previously thought, potentially solving the scorpion tail mystery.

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"Scorpions have six segment-types in the back-end of their body, almost double the number seen in their closest relatives. They also are the only arthropods to have a group of segments exclusively dedicated to prey capture and defense," says Prashant Sharma, a postdoctoral researcher in the Museum'sDivision of Invertebrate Zoology and lead author of the paper. "The question is how to pattern this kind of complexity."

Along with Ward Wheeler, a curator in the Museum's Division of Invertebrate Zoology, and colleagues at Harvard University, Sharma focused on a group of genes known as the Hox family, which encode the body plan in numerous organisms from worms to humans. By acting in different combinations, these genes control whether a given portion of the embryo will develop mouthparts, wings, or gills, for example.

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Hox genes are expressed, from head to tail, in the same order as they appear in the genetic code. The system works by "staggering" the expression of the gene family. The first gene in the Hox family will be expressed starting in the head. Subsequent genes, however, begin to be expressed one section of the embryo at a time, causing each section to have a unique genetic cocktail: If , say, a given section has genes X and Y, for example, it may produce legs, while if it had genes X, Y, and Z, it would make lungs. The staggering of these Hox genes allows many different segment types to develop. Manipulation of a single Hox gene can turn what would be a fly's antenna into a leg, or even be used to create a 10-legged spider.

Arachnids—the group of arthropods that includes scorpions, spiders, and daddy-long-legs—are presumed to have 10 Hox genes. In non-scorpion arthropods, six of the 10 Hox genes have been shown to aid in the patterning of the front part of the organism that includes the legs and feeding appendages. This leaves only four to control the back end. Four genes, however, are not enough to pattern the scorpion's tail.

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"If the previous model were true, we couldn't actually make a scorpion," Sharma said. "We would need either more genes or a different model."

The researchers used the Arizona bark scorpion to investigate Hox gene makeup. By taking tissue samples of scorpion embryos and determining the genes that were being expressed at a given developmental stage, they discovered that 19 different Hox genes are active during development, instead of the typical 10.

"But just because scorpions have a lot of genes, it doesn't mean those genes have anything to do with body patterning," Sharma said. 

The group began the process of testing whether the genes are all actually involved in shaping the scorpion's tail. First, the researchers bathed embryonic tissue samples with probes that change color if a certain gene was being expressed. Their results uphold the model: the appearance of each gene in the family is staggered and coincides with a shift in segment identity. While further mutative experiments would be required to definitively prove the connection between genetic code and body form, it seems that the scorpion's extra genes do in fact pattern its tail.

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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