Exemplar da espécie Acrodicrania fasciata que ilustra capa do trabalho publicado por pesquisadores brasileiros no Bulletin of the American Museum of Natural History (foto: Sarah Siqueira de Oliveira/UFG)

Após 15 anos de pesquisas, cientistas reconstroem evolução de grupos de mosquitos da era dos dinossauros

30 de julho de 2021

André Julião | Agência FAPESP – Nos últimos 15 anos, dois pesquisadores têm se dedicado a contar uma história de mais de 100 milhões de anos praticamente usando apenas microscópio, pinça e o olhar bem treinado. Revisando intensamente a literatura sobre o assunto, viajando o mundo para coletar espécimes e analisando outros depositados em museus de história natural, os pesquisadores Sarah Siqueira de Oliveira, atualmente professora da Universidade Federal de Goiás (UFG), e Dalton de Souza Amorim, professor da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FFCLRP-USP), publicaram o mais completo trabalho feito até hoje sobre um subgrupo dos chamados mosquitos-de-fungo.

A publicação, com mais de cem páginas e 107 figuras, coloridas em sua maioria, ocupa um volume inteiro do tradicional Bulletin of the American Museum of Natural History, publicado desde 1881 pelo museu norte-americano. O trabalho deixa clara ainda a importância do financiamento público contínuo à ciência, uma vez que foi apoiado por diversos projetos da FAPESP desde 2004.

Entre as novidades, o extenso levantamento levou à descrição de novas espécies e a uma nova proposta de classificação da família Mycetophilidae, como é conhecido o grupo dos chamados mosquitos-de-fungo. Surgidos no final do Jurássico, há mais de 145 milhões de anos, e se diversificando até chegar aos dias de hoje, os mosquitos da família Mycetophilidae (cujo nome, em latim, significa “que gostam de fungo”) têm larvas que se alimentam de cogumelos, orelhas-de-pau, esporos e de outras partes desses organismos que crescem em madeira em decomposição.

Os pesquisadores se debruçaram sobre um subgrupo chamado Leiinae, originado no sul do supercontinente Gondwana, que posteriormente se dividiu nas atuais América do Sul, África e Antártica, Índia, Austrália e Nova Zelândia. O grupo, que conviveu com os dinossauros, é uma das cinco subfamílias e uma das mais diversas dentro de Mycetophilidae, com mais de 600 espécies descritas para o mundo todo. Há pelo menos 2 mil espécies que ainda carecem de descrição. O novo trabalho concluiu que a subfamília abriga 37 gêneros e tem alguns fósseis preservados em âmbar.

“Não havia um consenso na literatura científica sobre quais grupos pertenciam a essa subfamília. Escolhemos, então, trabalhar tanto na descrição e nomeação das espécies, como em entender as relações evolutivas. É um grupo bastante diverso e pouco conhecido na região neotropical”, conta Oliveira, que estudou com cuidado mais de mil exemplares para concluir o trabalho.

A pesquisadora começou a estudar evolução de insetos ainda na graduação em biologia, na USP em Ribeirão Preto. Na época, o Programa BIOTA-FAPESP, lançado em 1999, estava em seus primeiros anos. Existia, portanto, uma grande quantidade de material coletado para ser identificado, uma oportunidade para Oliveira estudar os mosquitos-de-fungo. Esse primeiro trabalho contou com bolsa de iniciação científica da FAPESP, entre 2005 e 2006.

A pesquisa era parte de um projeto maior, “Limites geográficos e fatores causais de endemismo na Mata Atlântica em Diptera”, coordenado por Amorim, seu orientador, no âmbito do BIOTA. Ainda como parte desse projeto, a pesquisadora realizou o mestrado e o doutorado.

Enquanto os esforços na graduação se dedicavam a identificar espécimes coletados na Mata Atlântica e o projeto de mestrado focava um gênero particularmente diverso, o trabalho de doutorado se propôs a uma análise ampla da subfamília Leiinae – até então uma das menos estudadas dentro dos mosquitos-de-fungo. Este último serviu de base para a publicação atual, que foi ampliada com os resultados do pós-doutorado, também apoiado pela FAPESP.

“Os insetos são grupos bastante antigos e muitos têm distribuição mundial. Por isso, como orientador, costumo escolher temas em que os alunos se tornem lideranças mundiais em grupos que têm poucos especialistas. Escolhemos esse grupo importante, pois aí havia uma lacuna de conhecimento. E com esse trabalho, Sarah assumiu uma liderança na área”, afirma Amorim.

Jurassic Park

Tornar-se uma autoridade em um grupo de animais que ocorre no mundo todo exige a análise dos espécimes pessoalmente. Muitos exemplares encontram-se nos acervos de museus de história natural, instituições que têm por missão preservar o maior e mais diverso número possível de espécimes de animais, vegetais e minerais.

No doutorado, Oliveira foi à Austrália e analisou as coleções do Museu Australiano (AMSA), em Sidney, e do CSIRO-ANIC, em Camberra; no caminho de volta para o Brasil, parou para trabalhar nos museus sul-africanos de Kwa-Zulu Natal (NMSA), Iziko (SAMC) e Pretória (National Collection). Em outra viagem, estudou ainda coleções dos Estados Unidos e do Canadá. No pós-doutorado, parte dele com uma Bolsa de Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE) da FAPESP, Oliveira passou um período estudando a coleção do Museu de História Natural em Londres. Ela aproveitou ainda a estadia na Europa para visitar os acervos de museus na França e na Alemanha. Entre estudos in loco e de material enviado por correspondência, foram analisadas coleções de dez países. Amorim, por sua vez, fez coletas no Chile, Nova Zelândia, Austrália, Costa Rica, Califórnia e Nepal, além do Brasil.

“Uma parte importante desse trabalho foi trazer de volta para o Brasil exemplares que haviam sido coletados aqui, mas que não existiam em coleções brasileiras. São animais muito diversos na região neotropical, que se originaram no sul de Gondwana e depois se espalharam para o resto do mundo. Historicamente, porém, pesquisadores dos países do hemisfério Norte descreveram muitas espécies brasileiras até a década de 1940. Uma parte das coleções foi agora repatriada”, diz a pesquisadora.

Em alguns dos museus, parte do acordo para que Oliveira pudesse fazer seus estudos era organizar as coleções de mosquitos, muitas vezes guardadas há anos sem um especialista para identificar e organizar o material.

“Muitos eram exemplares únicos ou com poucas unidades, além de muito antigos. Esses fatores costumam impossibilitar a análise genética. No entanto, o estudo da morfologia, usando microscópio, é suficiente para obter a maior parte das evidências no nosso trabalho. Além disso, não é possível estudo de material genético dos fósseis e a morfologia é a fonte de informação que permite incluí-los no sistema”, explica Amorim.

Um dos princípios do trabalho de taxonomistas como Oliveira e Amorim é justamente encontrar padrões de compartilhamento de caracteres na morfologia dos animais —como asas, pernas e outras partes que os tornem únicos. No estudo publicado agora, foram usados 128 caracteres para diferenciar os gêneros, como estruturas da cabeça, tórax, pernas, asas e órgão sexual.

Para criar uma estrutura de classificação com todos os gêneros da subfamília, os pesquisadores acrescentaram três novas tribos às quatro já existentes. O estudo incluiu 54 espécies conhecidas de fósseis, sendo 12 gêneros extintos, oito deles contando com exemplares preservados em âmbar, forma cristalizada da seiva de árvores que ganhou fama com o filme Jurassic Park, de 1993.

O inseto que aparece no filme, inclusive, não se alimentava de sangue como mostrado, segundo Amorim: trata-se de um dos mosquitos-de-fungo da família Keroplatidae.

“Os dinossauros são sempre um sucesso de público, mas pouca gente fala onde eles viviam, o que comiam, que outros seres viviam no seu entorno. Nosso trabalho mostra que naquele período existia também esse grupo de mosquitos voando perto de seus pés, cujas larvas comiam os fungos associados a florestas. Nesse período, estas eram basicamente de coníferas, diferentes das atuais florestas tropicais. Podemos agora vislumbrar um cenário cada vez mais completo do entorno da flora e da fauna nessa época”, encerra o pesquisador.

O artigo Phylogeny, classification, Mesozoic fossils, and biogeography of the Leiinae (Diptera: Mycetophilidae) pode ser lido em: https://digitallibrary.amnh.org/handle/2246/7256.

Urbanização altera forma das asas de mosquitos

15 de janeiro de 2019

Peter Moon  |  Agência FAPESP – Um novo estudo identificou alterações evolutivas nas asas de mosquitos que podem ser causadas por modificações introduzidas pelo homem no meio ambiente. O processo de urbanização estaria promovendo uma pressão ambiental sobre os mosquitos, afetando suas populações. 

Pesquisa demonstra que a rápida urbanização de São Paulo influi na morfologia das asas dos mosquitos transmissores de dengue e malária (foto: Pest and Diseases Image Library, Bugwood.org )

Alterações microevolutivas ocorrem dentro de espécies ou de populações ao longo do tempo e podem ser percebidas como variações no genoma ou no fenótipo de insetos.

O controle populacional de mosquitos é considerado a melhor estratégia para combater as doenças transmitidas por eles, o que torna a compreensão de sua dinâmica populacional vital para o desenvolvimento de programas de controle de vetores mais eficazes. Nesse sentido, pesquisadores no Brasil e nos Estados Unidos desenvolvem um projeto que investiga mosquitos Aedes aegypti e Anopheles cruzii na cidade de São Paulo.

Os mosquitos da espécie Aedes aegypti são os principais vetores de transmissão dos vírus da dengue, zika, febre amarela e chikungunya. São altamente adaptados a ambientes urbanizados e raramente encontrados em áreas florestais. Já os Anopheles cruzii são os responsáveis pela transmissão, no Brasil, dos protozoários do gênero Plasmodium, os causadores da malária. São insetos de hábitos silvestres e menos comuns a ambientes urbanos.

Em dois trabalhos, pesquisadores da Universidade de São Paulo e da University of Miami procuraram modular a estrutura populacional desses mosquitos, além de investigar de que forma os diferentes níveis de urbanização afetam suas populações. O objetivo foi compreender, a partir da morfologia e da genética de populações, a estrutura populacional dessas espécies no meio ambiente paulistano urbano e não urbano.

"Em outras palavras, o que se busca é compreender a ecologia desses mosquitos e verificar sua relação com as mudanças ambientais provocadas pela ação humana", disse Mauro Toledo Marrelli, professor no Departamento de Epidemiologia da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo (FSP-USP).

Marrelli é um dos pesquisadores responsáveis pelos dois estudos, ao lado de André Barretto Bruno Wilke, que trabalha no Departamento de Ciências da Saúde Pública da Faculdade de Medicina da University of Miami. Os resultados do estudo, que contou com apoio da FAPESP, foram publicados na revista BMC Parasites and Vectors.

"Ao destacar as diferenças e semelhanças, genéticas e morfológicas, entre os membros de uma mesma espécie que habitam uma região específica, queremos poder identificar possíveis variabilidades em Aedes aegypti e Anopheles cruzii que possam ter como gatilhos determinadas pressões ambientais, a exemplo do uso do controle químico, e conduzir a uma seleção de fenótipos que apresentem resistência a inseticidas, a principal arma dos agentes de saúde pública no combate aos mosquitos”, disse Marrelli.

Os pesquisadores coletaram, de 2012 a 2015, 308 espécimes de Aedes aegypti em 11 localidades de três áreas com distintos níveis de urbanização na cidade de São Paulo: conservadas, intermediárias e urbanizadas.

As áreas conservadas foram cinco parques municipais (Anhanguera, dos Eucaliptos, Independência, Previdência e do Piqueri). A intermediária foi o campus da USP no bairro do Butantã. E a área urbanizada escolhida foi a que abriga a FSP e a Faculdade de Medicina, no bairro de Pinheiros.

O biólogo Ramon Wilk da Silva removeu as asas direitas das fêmeas dos mosquitos coletados para fotografá-las e digitalizá-las. O objetivo foi investigar a morfometria geométrica das asas, registrando dados comparativos entre todas elas, dados esses que serviram para alimentar avançados programas de análise estatística.

Os resultados mostraram uma estruturação populacional significativa em Aedes aegypti nas regiões estudadas. Isso está relacionado aos diferentes graus de urbanização nas áreas onde os espécimes foram coletados. Wilk da Silva é atualmente doutorando no Instituto de Medicina Tropical de São Paulo (USP) com Bolsa da FAPESP.

“Processos microevolutivos em mosquitos podem ser desencadeados pelas modificações feitas pelo homem no meio ambiente, resultando em um padrão de estruturação populacional previamente desconhecido e de grande importância epidemiológica”, disse Marrelli.

Segundo ele, os diversos níveis de urbanização estão provocando uma pressão ambiental sobre os mosquitos, de modo a selecionar determinados fenótipos mais aptos às condições de cada ambiente.

“Um sinal de tais seleções é a morfometria das asas dos insetos. Os resultados estão em concordância e servem para corroborar os resultados de um estudo genético nosso anterior, que utilizou marcadores microssatélites”, disse.

Transmissor da malária

A análise da morfometria das asas é um método de baixo custo para estudar a dinâmica populacional de mosquitos. Basta capturar os insetos na natureza, montá-los em lâminas e analisar as veias das asas com um microscópio óptico. Além do formato e do tamanho das asas, existem 18 pontos característicos das veias das asas que servem para definir tanto espécies diferentes como variedades dentro de uma mesma espécie.

O trabalho sobre a morfometria das asas do mosquito Anopheles cruzii foi feito pela bióloga Laura Cristina Multini. O estudo, com Bolsa da FAPESP, integra o projeto de pesquisa conduzido por Marrelli. Os resultados foram publicados na Acta Tropica.

Anopheles cruzii é o principal vetor transmissor de malária na Mata Atlântica. A análise das asas de Anopheles cruzii começou com a captura desses insetos por meio de armadilhas, de 2015 a 2017, na Área de Proteção Ambiental Municipal do Capivari-Monos, que fica em Parelheiros. Foram coletados mais de 500 espécimes em três ambientes distintos: um selvático, de mata fechada; o segundo periurbano, situado em área de transição entre a floresta e sítios de criação de gado; e um terceiro ambiente urbano, em Engenheiro Marsilac, distrito no extremo sul da cidade.

Diferentemente do trabalho com Aedes aegypti, onde estudou-se a morfometria das veias das asas, com Anopheles cruzii a investigação centrou-se no tamanho e no formato das asas.

"Descobrimos considerável variação tanto na forma como no tamanho da asa nas populações de Anopheles cruzii, sugerindo rápidas mudanças microevolutivas, que são provavelmente resultados de fortes pressões seletivas. É provável que a perturbação do hábitat natural de Anopheles cruzii tenha refletido em sua biologia, o que foi percebido neste estudo pela variação na forma de suas asas", disse o professor da FSP-USP.

Não há barreiras naturais entre as populações de Anopheles cruzii analisadas no estudo, o que pode indicar adaptação diferenciada aos três diferentes locais de coleta.

"É provável que a seleção local possa estar produzindo diferentes fenótipos e que mecanismos como a assimilação genética e a acomodação genética possam induzir uma diferenciação real”, disse Marrelli.

"Conhecer a distinção morfológica entre as diversas populações de Anopheles cruzii e de Aedes aegypti é um modo eficiente e rápido para os agentes de saúde, por exemplo, reconhecerem se uma variedade de mosquito desenvolve maior ou menor resistência a um determinado inseticida, e agirem de acordo”, disse.

O artigo Wing morphometric variability in Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) from different urban built environments (doi: https://doi.org/10.1186/s13071-018-3154-4), de Ramon Wilk-da-Silva, Morgana Michele Cavalcanti de Souza Leal Diniz e Mauro Toledo Marrelli, está publicado em:

  https://parasitesandvectors.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13071-018-3154-4.

O artigo Urbanization as a driver for temporal wing-shape variation in Anopheles cruzii (Diptera: Culicidae) (doi: https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2018.10.009), de Laura Cristina Multini, André Barretto Bruno Wilke e Mauro Toledo Marrelli, está publicado em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0001706X18308659.

Novas espécies de moscas são gigantes e têm cara de marimbondo

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 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.