– Durante o
verão é possível observar no solo de canaviais, próximo à raiz da
cana-de-açúcar, uma espuma semelhante à de sabão que envolve o corpo de
formas imaturas (ninfas) de um inseto conhecido popularmente como
cigarrinha-da-raiz (
). O inseto representa uma importante praga da cana e tem esse nome porque as ninfas se desenvolvem nas raízes da planta.
Pesquisadores da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz
(Esalq), em colaboração com colegas do Instituto de Física de São
Carlos, ambos da USP, descobriram que essa espuma, produzida pela
própria cigarrinha-da-raiz, confere ao inseto proteção às flutuações de
temperatura do ambiente externo.
A temperatura no interior da espuma é semelhante à do solo e ideal
para o desenvolvimento do inseto, e permanece constante durante o dia
independente da variação da temperatura externa, constataram os
pesquisadores.
A descoberta, feita durante um estudo realizado no âmbito do
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Semioquímicos na Agricultura
– um dos INCTs apoiados pela FAPESP em colaboração com o Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) no Estado de
São Paulo –, foi
publicada em um artigo na revista
Scientific Reports.
“Desde a década de 1950 já se especulava que a espuma produzida pela
cigarrinha-da-raiz funcionaria como um mecanismo de termorregulação
[manutenção da temperatura ideal] do inseto, mas até então isso não
tinha sido comprovado. Conseguimos comprovar essas hipóteses por meio de
análises diretas”, disse José Maurício Simões Bento, um dos
pesquisadores principais do INCT de Semioquímicos na Agricultura e um
dos autores do estudo, à
Agência FAPESP.
Os pesquisadores já tinham observado que, com a proibição das
queimadas para colheita da cana no Estado de São Paulo a partir de 2016,
a cigarrinha-da-raiz começou a surgir em maior proporção nos canaviais
paulistas.
O inseto costuma aparecer em sua fase ninfal nos pés de cana
entre novembro e março, que coincide com o período de verão, em que a
umidade do ar é baixa e o excedente hídrico no solo é alto em razão das
chuvas da estação. O principal indício do surgimento dele é justamente a
espuma que produz e recobre seu corpo.
A fim de avaliar se a espuma conferia proteção térmica durante esse
estágio crucial de seu desenvolvimento, antes de alcançar a fase adulta,
os pesquisadores fizeram experimentos em campo com monitoramento das
temperaturas dentro e fora da espuma e a do solo em um canavial na
região de Piracicaba, no interior de São Paulo, durante um dia quente de
verão, em que a temperatura oscilava bastante.
As análises indicaram que, enquanto as temperaturas externas variaram
entre 24,4 °C e 29,2 °C, a temperatura no interior da espuma se manteve
constante ao longo do dia, em torno de 25 °C, que é a ideal para o
desenvolvimento do inseto na fase de ninfa e próxima à temperatura do
solo.
“Confirmamos que a espuma promove proteção térmica aos insetos
durante essa fase de seu desenvolvimento”, afirmou Mateus Tonelli,
doutorando em entomologia na Esalq e um dos autores do estudo.
Termorregulador
A fim de avaliar a capacidade de resistência térmica da espuma em
temperaturas maiores que as encontradas no campo, os pesquisadores
realizaram um experimento em que introduziram ninfas da
cigarrinha-da-raiz envolvidas pelas bolhas em uma câmara de crescimento,
em laboratório, com temperaturas superiores às do experimento em campo,
entre 32 °C e 33 °C.
As análises indicaram que, quando a temperatura da câmara foi
aumentada para 32 °C, a temperatura no interior da espuma permaneceu 2
°C abaixo da externa, em torno de 30 °C, e a estrutura da espuma se
manteve intacta.
“Observamos que a espuma atua como um termorregulador para a
cigarrinha-da-raiz, mantendo a temperatura a menos de 32 °C, que é letal
para o inseto, e funciona como um espécie de micro-habitat ou
microambiente, em que a temperatura no interior dele é inferior à do
ambiente externo e se mantém constante, independente das flutuações da
temperatura externa”, disse Tonelli.
Os pesquisadores também analisaram a composição química da espuma, a
fim de identificar os compostos relacionados à produção e à estabilidade
das bolhas.
As análises indicaram que a espuma é composta por ácidos palmítico e
esteárico, além de proteínas e carboidratos. Essas substâncias atuam
como surfactantes para estabilizar a espuma, ao reduzir a tensão
superficial e modular o tamanho e a distribuição da bolha em razão de
suas forças elásticas. As interações dos carboidratos com as proteínas
criam um filme estável que endurece e estabiliza a espuma, permitindo
envolver o inseto, apontaram os pesquisadores.
“A composição química da espuma, que permite que as bolhas tenham uma arquitetura rígida, era mal compreendida”, disse Bento.
A espuma é composta por líquido, derivado da seiva da cana, do qual a
cigarrinha-da-raiz se alimenta, além de ar e de moléculas de
ácidos
palmítico e
esteárico, proteínas e carboidratos, que reduzem a tensão
superficial e interfacial para formar emulsões.
Para produzir a espuma, a cigarrinha-da-raiz utiliza seu aparelho
bucal para perfurar a raiz da cana e chegar até o xilema (tecido) da
planta, por onde circula a seiva, e absorver o líquido. Parte desse
líquido se mistura com algumas substâncias presentes nos
túbulos de
Malpigi – o principal órgão excretor dos insetos – para compor a espuma.
Para formá-la, o inseto aspira ar por meio de dutos localizados na
cavidade ventral de seu abdome e libera a mistura composta por líquido,
ar e moléculas de compostos na forma de bolha, explicaram os
pesquisadores.
“Estudos filogenéticos demonstraram que a cigarrinha-da-raiz evoluiu
há, aproximadamente, 200 milhões de anos da cigarra, que durante a fase
ninfal constrói túneis subterrâneos que permitem que possa viver durante
anos sob condições térmicas favoráveis, mantendo uma temperatura
corporal constante, sem nenhum mecanismo de isolamento térmico. A espuma
produzida pela cigarrinha pode servir como uma ‘extensão do solo’ para o
inseto”, disse Bento.
“Sem essa proteção, a cigarrinha, que, ao contrário das ninfas da
cigarra, que têm pernas dianteiras fortes suficientes para escavar e se
enterrar no solo e, dessa forma, manter uma temperatura corporal
constante, tem cutícula delicada, ficaria vulnerável a fatores
ambientais, como alta temperatura e baixa umidade”, avaliou.
De acordo com o pesquisador, o conhecimento sobre as propriedades
físicas e químicas da espuma produzida pela cigarrinha-da-raiz pode
abrir a possibilidade de desenvolvimento de compostos que possibilitem
impedir a formação das bolhas pelo inseto e, consequentemente, controlar
a praga.
“Ainda não existe, comercialmente, nenhum composto que possibilite eliminar essa espuma”, afirmou o pesquisador.
Outra possibilidade é o desenvolvimento de isolantes térmicos inspirados na espuma.
O artigo
Spittlebugs produce foam as a thermoregulatory adaptation
(doi: 10.1038/s41598-018-23031-z), de Mateus Tonelli, Guilherme Gomes,
Weliton D. Silva, Nathália T. C. Magri, Durval M. Vieira, Claudio L.
Aguiar e José Maurício S. Bento, pode ser lido na
Scientific Reports em
www.nature.com/articles/s41598-018-23031-z.
