sábado, 17 de dezembro de 2016

Ictiologia - A vez da tilápia

Pesquisas com o peixe mais produzido no país resultam em nova variedade, vacina e probióticos, além de seleção genética

MARCOS DE OLIVEIRA | ED. 249 | NOVEMBRO 2016

Revista Pesquisa FAPESP

Podcast: Alexandre Wagner Silva Hilsdorf

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Originária do rio Nilo, na África, a tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) já era consumida pelos antigos
egípcios há mais de 3 mil anos. Hoje, é o segundo peixe mais cultivado do mundo, perdendo apenas para o salmão, e o primeiro no Brasil. A preferência nacional pode parecer estranha para quem não sabe o nome mais conhecido do peixe: Saint Peter, muito presente em restaurantes e supermercados do país. Trata-se de uma variedade de pele vermelha da mesma tilápia nilótica, que tradicionalmente é preta com listras mais escuras. Na forma de filé não apresentam diferenças na cor e no sabor. O tamanho do mercado produtor e consumidor da tilápia no país mobiliza cientistas que pesquisam formas de melhoramento genético, doenças e tratamentos, até diferentes maneiras de comercializar o produto.

A variedade vermelha foi trazida de Israel pela empresa Aquaculture Production Technology (APT) nos anos 1980. “O nome Saint Peter pegou como bombril para palha de aço ou xerox para fotocópias”, compara o zootecnista e professor Alexandre Wagner Silva Hilsdorf, do Laboratório de Genética de Organismos Aquáticos e Aquicultura (Lagoaa), da Universidade de Mogi das Cruzes (UMC), na Região Metropolitana de São Paulo. Ele foi um dos primeiros pesquisadores brasileiros a trabalhar com genética de tilápia ao coordenar a criação de uma nova variedade vermelha para resolver um problema da Indústria Brasileira do Peixe (conhecida pelo nome de Royal Fish), empresa de Jundiaí (SP) que produzia a Saint Peter no final dos anos 1990 e teve dificuldades em importar matrizes de Israel.

Tilápias jovens no Instituto de Pesca, e…

“No ano 2000, propus para os donos da empresa a importação de uma nova variedade de tilápia vermelha que eu havia trabalhado quando fiz meu mestrado no Instituto de Aquicultura da Universidade de Stirling, no Reino Unido, batizada de Red-Stirling, uma tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) mutante que promove a ausência da coloração preta selvagem típica da tilápia. A partir da importação dessa variedade vermelha, iniciou-se um programa de cruzamentos com a variedade Chitralada preta com o objetivo de melhorar geneticamente o desempenho em condições de cultivo da variedade vermelha vinda da Universidade de Stirling. O resultado foi um peixe geneticamente melhorado que atualmente é comercializado pela empresa”, conta Hilsdorf (ver Pesquisa FAPESP nº 163). Os experimentos e o desenvolvimento da nova variedade chamada de Royal Fish foram financiados por projetos do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe) da FAPESP.

Mesmo com o gosto e a cor do filé idênticos ao das tilápias pretas, as vermelhas chamam mais a atenção do consumidor nas gôndolas. “A vermelha é mais atraente, vende mais. Lembra peixes marinhos e por isso ganha melhor aceitação”, explica Hilsdorf. Mesmo com desempenho de crescimento menor que a preta, a tilápia vermelha inteira da Royal Fish é vendida no criadouro por R$ 9,80 o quilo (kg), enquanto a preta por R$ 8,50. Em São Paulo, a média do preço do quilo do peixe inteiro, no segundo trimestre de 2016, conforme um levantamento da Embrapa Pesca e Aquicultura, de Palmas (TO), foi de R$ 12,90, e o filé fresco, nos supermercados, de R$ 43,30. O preço varia de acordo com a região no Brasil. No levantamento da Embrapa, a média de preços do quilo do filé – no Distrito Federal e nos estados de São Paulo, Rio de Janeiro, Ceará, Paraná e Santa Catarina – ficou em R$ 31,23, e a do peixe inteiro, R$ 12,42.

…adulta dos tanques de criação da Barragem de Ponte Nova, em Salesópolis (SP)

“No final dos anos 1980, o peso comercial da tilápia era em torno de 500 gramas com cerca de seis meses de cultivo, dependendo da região. Hoje, por exemplo, na região de Santa Fé, no noroeste paulista, as tilápias pretas cultivadas pela Indústria Brasileira do Peixe atingem 850 g em seis meses. A variedade vermelha desenvolvida pela empresa na primeira fase dos trabalhos de melhoramento alcança o peso comercial de 850 g em oito meses de cultivo, diz Hilsdorf. “Com a experiência adquirida, estamos partindo para novos projetos de cruzamentos, associados a marcadores moleculares que são avaliados na UMC com alunos do curso de pós-graduação em biotecnologia. Com mais conhecimento sobre regiões genômicas das tilápias poderemos selecionar peixes que possam garantir à prole as características que queremos para o melhoramento da variedade, tornando-a mais produtiva, com maior tamanho e rendimento de carne.” Uma dessas linhas de estudo do pesquisador é a identificação de polimorfismos (diferenças na sequência de DNA) no gene do hormônio de crescimento da tilápia. “Já identificamos, com base na análise de quatro variedades criadas no Brasil, polimorfismos no promotor do gene do hormônio de crescimento e testamos a associação estatística das diferenças encontradas entre os peixes com crescimento.”

Outra linha de pesquisa voltada para a criação de tilápia envolve uma ferramenta que já é usada para a criação de bovinos. O veterinário José Fernando Garcia, professor da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Araçatuba (SP), quer usar a sua experiência no desenvolvimento do chip de DNA bovino, usado comercialmente para selecionar melhores reprodutores em gado de leite. Ele está elaborando um chip para selecionar as matrizes de tilápias que são melhores reprodutoras com o objetivo de aumentar o rendimento do peixe em relação à produção de carne. “Com um pedaço da nadadeira da tilápia conseguimos extrair o DNA e, em uma lâmina com sensores nanotecnológicos, iremos identificar e caracterizar pontos do genoma chamados de SNPs [sigla em inglês para single nucleotide polymorphism, ou polimorfismo de nucleotídeo único], que são variações no DNA que permitem caracterizar individualmente cada peixe”, explica Garcia. “Com essa ferramenta será mais fácil, rápido e eficiente selecionar as matrizes. Cada casal de tilápia pode produzir de 200 a 300 filhotes por desova, três a quatro vezes por ano. O SNPchip vai facilitar o melhoramento genético da tilápia que ainda é incipiente. O melhoramento do salmão, em países como Chile e Noruega, já conseguiu dobrar o tamanho do peixe”, diz Garcia.

SNPChip: será usado para identificar marcadores genéticos em matrizes de tilápia

Para verificar a variabilidade genética das várias linhagens do mundo da Oreochromis niloticus, o grupo de Garcia está coletando o DNA de indivíduos que representam variedades comerciais ou não do peixe. Com as amostras de sequências do genoma serão identificados os marcadores genéticos. Depois essas informações serão processadas e colocadas em uma lâmina de microchip pela empresa Illumina, da Califórnia, nos Estados Unidos. Com essa lâmina será possível analisar simultaneamente centenas de milhares de marcadores da tilápia. “Esse produto deverá estar pronto em 2017”, avalia Garcia, que recentemente pediu a diminuição do tempo dispensado à universidade para tempo parcial com o intuito de se dedicar mais ao projeto na sua empresa, a Agropartners Consultoria.

As doenças da tilápia também são objeto de estudos no Brasil. O mais recente resultou em uma vacina contra a bactéria Streptococcus agalactiae, desenvolvida na Unesp de Jaboticabal. O microrganismo provoca uma mortandade de peixes que pode chegar a 90% da produção na idade de pré-comercialização (cerca de 800 gramas). Esse patógeno normalmente já está na água e contamina os peixes de forma oportunista quando eles ficam estressados com a superlotação dos tanques ou com a variação brusca de temperatura. A infecção provoca alterações neurológicas na pele, olho saltado, além de sinais neurológicos, como natação errática, causados por meningoencefalite hemorrágica.

O problema é enfrentado com antibióticos, mas o uso indiscriminado de medicamentos leva à contaminação da água e de mananciais. “Existem várias vacinas contra a estreptococose no mundo, mas não temos informações sobre a industrialização, frequentemente por conta de segredos industriais. Como não há muita informação, nosso ex-aluno de doutorado, Paulo Fernandes Marcusso, propôs a sonicação, que é o uso de ultrassom como forma de inativação da bactéria, e a utilização de duas proteínas como imunógenos na vacina”, explica o médico-veterinário Flavio Ruas de Moraes, professor da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV) da Unesp, em Jaboticabal (SP). “Nos testes que fizemos em laboratório, a taxa de sobrevivência dos peixes vacinados foi de 100%”, diz Marcusso, hoje professor na Universidade Estadual de Maringá (UEM). Além do Brasil, a bactéria foi relatada em criações nos Estados Unidos, Israel e Japão, explica Marcusso. O próximo passo seria fazer testes em campo, o que demanda financiamento e comprometimento de uma empresa ainda inexistente.

Tilápia Royal Fish, resultado do cruzamento entre as variedades Red Stirling, vermelha, e Chitralada, preta.

Para combater as bactérias que possam infectar as tilápias e ainda ajudar no crescimento dos peixes, outra linha de estudo recai sobre a adição de probióticos, que podem ser bactérias ou leveduras, à ração, como mostram dois projetos realizados no Instituto de Pesca de São Paulo financiados pela FAPESP. No primeiro projeto coordenado pelo engenheiro-agrônomo Leonardo Tachibana, foram utilizadas as bactérias Enterococcus faecium, Bacillus subtilis e Lactobacillus acidophilus para melhorar o aproveitamento da ração e aumentar a imunidade do animal e reduzir a infecção por doenças. “Esse processo resulta em um crescimento de 6% a 8% do peixe”, afirma Tachibana. O E. faecium já é usado para aves e suínos misturado à ração com a mesma finalidade.

Tachibana diz que, embora não tenha números, o custo compensa a adição de probióticos na ração. “Gastam-se apenas 200 gramas por tonelada de ração na fase juvenil do peixe.” Em outro projeto no Instituto de Pesca em São Paulo, a bióloga Danielle de Carla Dias procura bactérias nas próprias tilápias nilóticas que possam inibir alguma doença do peixe. Para isso, ela e um grupo de pesquisadores do instituto percorreram vários locais de criação no Brasil. O resultado foi uma coleta de 1.125 espécies de bactérias encontradas nos peixes, obtidas da mucosa, pele ou intestino. “Até agora, desde o início de 2015, coletamos essas bactérias e testamos 30, das quais quatro passaram nos testes porque demonstraram algum benefício”, diz Danielle. “Pretendemos até abril de 2017 estar com uma bactéria probiótica específica para a tilápia e iniciar os primeiros testes em peixes.” Ela realizou alguns estágios de pós-doutorado com apoio da Fapesp na Universidade de Málaga e também no Instituto Espanhol de Oceanografia, na Espanha, onde participou de estudos para encontrar uma bactéria probiótica para peixes marinhos e que hoje são utilizadas como aditivos em criações comerciais de lubina, linguado e dourada.

Tanques de criação em Salesópolis, onde a UMC realiza experimentos de cruzamentos para melhoramento genético

Filés e cubos
A forma de consumo do peixe também é objeto de investigação. O último projeto Pipe coordenado por Hilsdorf foi destinado ao conhecimento do mercado consumidor da tilápia vermelha e o desenvolvimento de produtos processados com o peixe. O estudo que envolveu Royal Fish, UMC e Instituto de Tecnologia de Alimentos (Ital), de Campinas (SP), foi iniciado em 2011 e recebeu também recursos da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep). Finalizado em 2014, o projeto, entre outros produtos, gerou filés cozidos em forma de cubos e filés frescos com molhos de forma semelhante a produtos existentes no exterior. Os filés em cubos nas embalagens de alumínio, na forma de sacos semelhantes àqueles utilizados em molhos e massas, são inéditos no Brasil. Poderão ser consumidos em refeições ou na forma de petiscos. “Fizemos filés cozidos de tilápia cortados em pedaços com salmoura. Depois de esterilizado, o produto é fechado e está pronto para uso”, conta José Ricardo Gonçalves, pesquisador do Ital. Também foram realizadas várias sessões de percepção de sabor por parte de consumidores. O filé cortado em cubos e cozido obteve uma aceitação de 70% e um percentual de rejeição de 20%, sendo que 10% foram indiferentes. Depois dos estudos, a Royal Fish analisa quais produtos poderá lançar no mercado.
Crescimento intenso
Produção ascendente mostra a importância que a tilápia tem na aquicultura nacional
A tilápia é o peixe mais cultivado no Brasil. Em 2015 foram 219 mil toneladas despescadas (abatidas e comercializadas), segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Esse número aumentou 9,7% em relação a 2014 e quase 10 vezes em relação a 1998, quando foram vendidas 30 mil toneladas. As maiores regiões produtoras estão no Ceará, principalmente no município de Jaguaribara; São Paulo, nas cidades de Santa Fé do Sul e Rifaina; além de Toledo, no Paraná; e Glória, na Bahia. Segundo o IBGE, a produção movimentou R$ 1,177 bilhão no ano passado. Entre as variedades mais presentes no Brasil está a Chitralada, no país desde 1996, descendente de tilápias do Egito que foram selecionadas no Japão e posteriormente melhoradas na Tailândia. A outra é a Gift, sigla para genetically improved farmed tilapia, originária de um projeto de 10 anos (1988-1997) da International Center for Living Aquatic Resources Management (Iclarm), atual WorldFish Center, com sede na Malásia, para produzir uma variedade de tilápia geneticamente superior. Foi introduzida no país em 2005 por meio de uma parceria entre a Universidade Estadual de Maringá (UEM), no Paraná, e o WorldFish Center, com colaboração do ex-ministério da Pesca e Aquicultura e da Companhia de Desenvolvimento Agropecuário do Paraná (Codapar). O Informativo Mercado da Tilápia, de fevereiro de 2016, editado pela Embrapa Pesca e Aquicultura, de Palmas (TO), indica que o Brasil exportou 171 toneladas de filé fresco de tilápia para os Estados Unidos em 2015, 97% do total do comércio externo brasileiro, no valor de US$ 1,3 milhão. Somente no primeiro trimestre deste ano, também segundo a Embrapa, as exportações ultrapassaram o período de 2015, com 188 toneladas no valor de US$ 1,5 milhão.

Projetos

1. Agregação de valor ao processo de industrialização do híbrido da tilápia vermelha (Oreochromis niloticus) (nº 2011/51143-0). Modalidade Programa de Apoio à Pesquisa em Empresas / Programa FAPESP Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pappe-Pipe); Pesquisador responsável Alexandre Wagner Silva Hilsdorf (UMC); Investimento R$ 102.237,95 (Fapesp) e R$ 83.298,37 (Finep).

2. Avaliação genética e zootécnica de duas variedades de tilápia nilótica para o estabelecimento de um programa de produção massal de um híbrido (nº 2001/08416-4); Modalidade Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe); Pesquisador responsável Alexandre Wagner Silva Hilsdorf (UMC); Investimento R$ 123.642,39 e US$ 8.998,66

3. Seleção de microrganismos isolados de tilápia para utilização como probiótico em peixes (nº 2014/15390-1); Modalidade Jovens Pesquisadores em Centros Emergentes; Pesquisadora responsável Danielle de Carla Dias (Instituto de Pesca); Investimento R$ R$ 142.089,84 e US$ 46.703,86.

4. Probióticos na alimentação de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus (nº 2013/09731-8); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular; Pesquisador responsável Leonardo Tachibana (Instituto de Pesca); Investimento R$ 168.296,53 e US$36.739,96.

Artigos científicos

DIAS, M. A. et al. Evaluation of the genetic diversity of microsatellite markers among four strains of Oreochromis niloticus. Animal Genetics. v. 47, n. 3, p. 345-53. junho de 2016.

LAGO, A. A. et. al. The development of genetically improved red tilapia lines through the backcross breeding of two Oreochromis niloticus strains. Aquaculture. On-line. 30 jun. de 2016.

As entranhas expostas da Terra

Mapeamento submarino ajuda a recontar a origem inusitada do arquipélago de São Pedro e São Paulo

IGOR ZOLNERKEVIC | ED. 249 | NOVEMBRO 2016

Imagem aérea de São Pedro e São Paulo: ilhas formadas por rochas que se originaram a mais de 10 km de profundidade

Thomas Campos conhece o arquipélago de São Pedro e São Paulo como a palma de sua mão. O geólogo recifense, professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), já visitou 17 vezes as cinco pequenas ilhas rochosas, cuja área total não cobre um campo de futebol. Suas viagens a esse arquipélago no meio do oceano Atlântico equatorial, distante cerca de mil quilômetros (km) de Natal, na costa brasileira, começaram em 1999, como parte do projeto Proarquipélago, da Comissão Interministerial para os Recursos do Mar (CIRM). Desde 1998, o programa da CIRM mantém os inóspitos rochedos sempre habitados por duas a quatro pessoas – em geral geólogos, biólogos, oceanógrafos ou meteorologistas – que conduzem pesquisas em meio aos outros únicos habitantes das ilhas, as aves viuvinhas e atobás. A atividade científica serve a um objetivo estratégico: pelas leis internacionais, só a presença permanente de cidadãos brasileiros nessas ilhas garante ao país o direito de explorar uma área de 200 milhas náuticas em torno delas – é a chamada zona econômica exclusiva ou ZEE –, em uma região do Atlântico rica em cardumes de albacora, atum e outros peixes de alto valor comercial.

Durante a visita deste ano, Campos mostrou as rochas do arquipélago ao colega italiano Daniele Brunelli, da Universidade de Módena e Régio Emília, na Itália, especialista na geologia do fundo do Atlântico. “You kill me!”, exclamou Brunelli, diante de rochedos de peridotito, uma rocha típica da parte superior do manto, região do interior da Terra situada a 6 km abaixo do assoalho oceânico – as rochas do manto raramente afloram à superfície do planeta. Brunelli já vira esse tipo de rocha antes no Atlântico, mas da janela de submarinos, explorando fendas a mais de 4 km de profundidade no mar. De todas as ilhas oceânicas do mundo, só as de São Pedro e São Paulo são feitas de rochas que vieram do manto superior para a superfície – e continuam conectadas ao manto.

Entre janeiro e fevereiro de 2013, Campos e Brunelli participaram do Cruzeiro Colmeia, uma expedição a bordo do navio francês L’Atalante, integrando uma equipe de pesquisadores europeus e brasileiros coordenada por Márcia Maia, geofísica ligada ao Centro Nacional de Pesquisa Científica (CNRS), da França. A missão da viagem, concebida por Márcia e pela oceanógrafa Susanna Sichel, da Universidade Federal Fluminense (UFF), em Niterói, foi mapear centenas de quilômetros do relevo submarino em torno do arquipélago usando sonares de alta precisão e outros equipamentos geofísicos. A partir dos dados coletados na viagem, Márcia e sua equipe imaginam ter elucidado o mistério de como essas ilhas começaram a se erguer do fundo do mar há 11 milhões de anos.

As conclusões desse estudo, apresentadas em julho na revista Nature Geo-science, resolvem um enigma geológico de quase 200 anos. Em 1832, o naturalista inglês Charles Darwin foi um dos primeiros exploradores a notar que as rochas desse arquipélago não eram de origem vulcânica, como as de Fernando de Noronha. Assim como a maioria das ilhas oceânicas do planeta e a base rochosa dos oceanos (crosta oceânica), Fernando de Noronha é formada por camadas de rochas originadas da atividade vulcânica, como o basalto e o gabro. “Ao longo do século XX ficou claro que as rochas de São Pedro e São Paulo eram diferentes e vinham diretamente do manto terrestre”, explica Márcia. “Mas ninguém entendia como elas haviam se elevado quase 10 km e despontado acima do nível do mar”, conta a geofísica brasileira.

Após se graduar na Universidade Estadual do Rio de Janeiro (Uerj) em 1983, Márcia fez sua carreira científica na França, estudando ilhas e regiões submarinas do Pacífico, do Índico e do Atlântico. Ela explica que, enquanto trechos da litosfera dos continentes podem guardar histórias de até 4,5 bilhões de anos atrás, a litosfera dos oceanos é renovada continuamente e permite conhecer o que ocorreu apenas nos últimos 200 milhões de anos.

O Atlântico, por exemplo, começou a se formar 170 milhões de anos atrás (ver Pesquisa FAPESP nº 248). No interior da Terra, quando as rochas do manto superior atingem a temperatura de 1.300 ºC, por volta de 100 a 200 km abaixo da superfície, elas se comportam como um fluido viscoso que se movimenta lentamente ao longo de milhões de anos. Mudanças nas correntezas desse fluido ocorridas por volta de 170 milhões de anos atrás começaram a fraturar o interior do supercontinente Pangea, que se partiria nos pedaços que originaram os continentes atuais. Essa quebra abriu enormes vales no interior de Pangea.

Ao subirem em direção à superfície, as rochas do manto sofrem descompressão e fundem parcialmente, originando o magma expelido por vulcões no centro desses vales. À medida que o movimento das placas tectônicas alargava os vales, o assoalho deles era preenchido pelas rochas resultantes da solidificação desse magma. Com o tempo, os vales aumentaram de tamanho e acabaram inundados, gerando um oceano.
Esse processo de abertura do Atlântico continua, com novos pedaços de crosta oceânica sendo formados até hoje. A atividade vulcânica se concentra na Dorsal Mesoatlântica, uma cordilheira de vulcões e falhas tectônicas que se estende de norte a sul do oceano e o divide mais ou menos ao meio (ver figura). É a crosta oceânica formada ali que faz a costa brasileira se afastar da africana à taxa média de 3,4 centímetros por ano.

A produção de crosta oceânica não é uniforme, entretanto. De norte a sul, a Dorsal Mesoatlântica é recortada por falhas chamadas transformantes, que deslocam o eixo norte-sul da cordilheira ora mais para leste, ora mais para oeste. As maiores falhas transformantes estão no Atlântico Central, onde o eixo norte-sul da dorsal apresenta o seu maior deslocamento. O chamado Sistema São Paulo é um conjunto de quatro falhas que deslocam a Dorsal Mesoatlântica 630 quilômetros para oeste. As cinco ilhas de São Pedro e São Paulo são os picos de uma cadeia de montanhas submarinas com 3,5 km de altura, por 30 km de largura e 200 km de comprimento, localizada na falha mais a oeste do Sistema São Paulo. A serra foi batizada de elevação Atobá, em homenagem às aves locais.
Os sonares do Cruzeiro Colmeia definiram os contornos da elevação Atobá e da falha em que se encontra, complementando um trabalho iniciado em 1998 pela primeira expedição franco-brasileira. Naquela ocasião os pesquisadores usaram o submarino francês Nautile, o mesmo que identificou em 1987 os destroços do Titanic, para explorar o fundo do oceano naquela região. “Foram necessários treze mergulhos para produzir um pequeno perfil da elevação Atobá e coletar amostras das rochas”, lembra Susanna.
Expedições submarinas realizadas nos anos 1980 já haviam observado uma quantidade anormalmente elevada de peridotito no assoalho do Atlântico Central, no lugar das rochas vulcânicas que se esperava encontrar. De modo geral, o fundo dos oceanos é formado por rochas originárias de regiões quentes do manto, que, por causa das altas temperaturas e da redução de pressão, como a que ocorre ao longo da Dorsal Mesoatlântica, liquefazem-se, sofrem transformações e são expelidas pelas fendas e vulcões submersos. A pequena quantidade de rochas vulcânicas encontrada nessa região do Atlântico levou os pesquisadores a supor que, ali, o manto deveria ser mais frio do que em outros pontos do planeta. Parcialmente mantidas em estado sólido por causa das temperaturas mais amenas, essas rochas do manto teriam sido expostas diretamente, quando as forças tectônicas abriram falhas na crosta oceânica da região.
Mais denso que as rochas vulcânicas, o peridotito do manto diminui de densidade ao entrar em contato com a água do mar e reagir quimicamente com ela. A diminuição de densidade, porém, jamais teria força para erguer a elevação Atobá, contam os pesquisadores.

Trincas visíveis a olho nu em peridotito coletado no arquipélago: sinais da compressão a que a rocha foi submetida.

Perfis das profundezas

Outros dados obtidos na expedição mais recente, os chamados perfis sísmicos, ajudaram a desfazer o mistério. Esses perfis são medidas que indicam como ondas vibratórias atravessam as rochas do interior do planeta e permitem ter uma ideia de como são constituídas. Perfis sísmicos realizados na região do arquipélago revelaram que a elevação Atobá é constituída por peridotitos deformados. Ali, as rochas do manto estão comprimidas entre dois blocos de crosta oceânica – um ao sul e outro ao norte – que estão colidindo frontalmente ao mesmo tempo que um desliza em relação ao outro. Variações no campo magnético terrestre registradas na região indicam também que o coração da elevação Atobá é formado por rochas do manto pouco alteradas pela água do mar – esse núcleo permanece conectado a rochas mais profundas.

Juntos, os perfis sísmicos e a análise da morfologia das falhas permitiram reconstituir a história da elevação Atobá. Márcia e seus colaboradores defendem que a falha mais a oeste do Sistema São Paulo já existia há 38 milhões de anos e que, por volta de 11 milhões de anos atrás, mudanças nas forças tectônicas a teriam expandido, expondo o peridotito do manto. Quase 1 milhão de anos depois, essas forças tectônicas mudaram de direção e passaram a comprimir o peridotito exposto, como manteiga espremida entre duas fatias de pão. “As falhas que vemos nos perfis sísmicos mostram que a rocha está sendo empurrada para cima”, conta Márcia. “A origem da elevação é tectônica.”

Ela defende que o motor da compressão que formou a elevação Atobá é a influência de um ponto quente do manto, situado a 300 quilômetros ao norte do Sistema São Paulo, entre a dorsal e a costa leste da África. Esse ponto quente está associado a uma região de alta temperatura do manto, que teria aumentado a produção de crosta oceânica ao norte da elevação Atobá e garantido a compressão contínua sobre o maciço de peridotito nos últimos 10 milhões de anos. “A ironia da situação é que a elevação do manto que forma o arquipélago de São Pedro e São Paulo não é causada pela temperatura fria do manto na região, mas pela proximidade de uma zona quente.”

Essa explicação é consistente com as fraturas e a estrutura dos grãos de rochas que Thomas Campos observa a olho nu e ao microscópico nos peridotitos do arquipélago. Também combina com as datações que Campos e colaboradores fizeram de fósseis marinhos encontrados por lá. Segundo essas datações, publicadas em 2010 na Marine Geology, os rochedos do arquipélago vêm se elevando 1,5 milímetro por ano nos últimos milhares de anos.

Artigo científico

MAIA, M. et al. Extreme mantle uplift and exhumation along a transpressive transform fault. Nature Geoscience. 11 jul. 2016.

Ornitologia: Cantadas constantes

Mecanismos neuronais explicam a estabilidade vocal de passarinhos

MARIA GUIMARÃES e RODRIGO DE OLIVEIRA ANDRADE | ED. 249 | NOVEMBRO 2016

Revista Pesquisa FAPESP

Podcast: Tarciso Velho

00:00 / 08:18

Quem já ouviu o insistente canto do sabiá-laranjeira durante os dias, ou em horas inusitadas das madrugadas de primavera nas cidades brasileiras, há de ter percebido as notas repetidas incansavelmente. Uma possível explicação para os aspectos repetitivos desse canto acaba de surgir do estudo do cérebro de outro passarinho: o mandarim (Taeniopygia guttata), uma espécie muito usada em experimentos comportamentais em laboratório. Um dos tipos de células da complexa e adaptável rede neuronal responsável pelas manifestações vocais em pássaros canoros se mantém estável nos mandarins, de acordo com artigo publicado em outubro na Nature Neuroscience.

“O canto dos adultos tem repetições praticamente idênticas umas às outras”, explica o neurocientista Tarciso Velho, professor no Instituto do Cérebro da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e um dos autores do estudo. “Isso faz desses animais um modelo ideal para o estudo da relação entre a atividade neuronal e o comportamento.” O grupo, coordenado pelo físico norte-americano Timothy Gardner, da Universidade de Boston, nos Estados Unidos, analisou a ação de dois grupos de neurônios em uma área específica do cérebro responsável pelo controle do canto, conhecida como HVC. Os neurônios inibitórios têm uma ação intensa local, dentro do HVC. A hipótese vigente é de que quando a atividade deles diminui, outro tipo de célula neuronal, os neurônios excitatórios, entra em ação e ativa uma cadeia de neurônios que controla a musculatura ligada à produção do canto.

O mistério quanto à estabilidade vocal vem da plasticidade que caracteriza o núcleo cerebral que controla o canto. No cérebro do pássaro, e em algumas áreas do de mamíferos, há um processo constante em que algumas células morrem enquanto novas são geradas. Além disso, mesmo em uma população estável de células, as conexões entre elas podem passar por rearranjos. Essas alterações na conectividade neuronal são interpretadas como as bases neurais do aprendizado, um processo no qual o sono parece exercer um papel importante. “Quando registramos imagens durante o canto, observamos que a atividade dos neurônios excitatórios variava de um dia para o outro, com células entrando e saindo do conjunto que participava da produção do canto, de maneira que os participantes da atividade neural não eram sempre os mesmos”, explica Velho. Mas apesar desse cenário dinâmico, o canto permanece estável. O segredo parece estar nas células inibitórias: nos experimentos feitos em Boston, sua atividade variou pouco (ver infográfico). Isso parece ser responsável pela constância de um atributo central ao reconhecimento dentro da espécie, sem o qual as fêmeas teriam mais dificuldade de encontrar seus pares reprodutivos.

A cabeça por dentro

Esses resultados foram possíveis graças a minúsculos equipamentos desenvolvidos por Gardner. “Se o pássaro fica preso, ele não canta”, explica Velho. “Precisamos deixá-lo solto na gaiola, com aparelhos que não atrapalhem a sua movimentação.” Atendendo a essa necessidade, os pesquisadores implantaram eletrodos no cérebro dos passarinhos para monitorar as células inibitórias por vários meses. Ainda mais impressionantes são microscópios miniaturizados pesando menos de 2 gramas. Produzidos com o auxílio de uma impressora 3D, esses microscópios foram implantados no cérebro dos pássaros e permitiram detectar a fluorescência emitida pela atividade das células excitatórias graças a uma proteína inserida por meio de vírus para funcionar como sensor de cálcio – elemento central à atividade elétrica dos neurônios. “Ambos os métodos permitiram fazer registros do cérebro em aves que estavam acordadas, se comportando e movimentando livremente”, afirma Gardner.

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Para o físico norte-americano, o comportamento distinto que essas técnicas detectaram nos dois tipos de células é o que está por trás da estabilidade do canto. Mesmo que a atividade de cada neurônio excitatório varie, eventuais falhas são compensadas pela ação de células vizinhas, que tendem a disparar simultaneamente. “Essa redundância sugere que, se uma célula deixa de funcionar, outra poderá desempenhar um papel semelhante e manter a estabilidade da rede e, consequentemente, o resultado motor”, analisa. O estudo mostrou também que a ação local das células inibitórias é o que modula o funcionamento dessa rede. “Neurônios individuais poderiam otimizar sua atividade dentro de uma estrutura maior que permanece imutável por anos.”

Com seus comportamentos previsíveis e inalterados na vida em gaiola imposta pela condição de cobaia de laboratório, os mandarins são os queridinhos de pesquisadores concentrados em compreender o desenvolvimento vocal – um comportamento aprendido, repetitivo e estereotipado. Gardner defende que eles podem contribuir ainda para a elucidação de aspectos da fala humana. “Redes neurais no cérebro de mamíferos precisam resolver problemas semelhantes”, diz. “Seria interessante investigar se esses programas motores são controlados e mantidos de maneira parecida.” Dizem que uma vez que se aprende a andar de bicicleta, nunca mais se esquece. Resta saber se mecanismos envolvendo neurônios inibitórios e excitatórios podem estar por trás desse tipo de capacidade motora de longa duração.

Artigo científico

LIBERTI III, W. A. et al. Unstable neurons underlie a stable learned behavior. Nature Neuroscience. On-line. 10 out. 2016.

Aranhas - antes da primeira mordida

Aranha-gigante despeja sobre suas presas suco rico em enzimas que inicia a digestã.

RODRIGO DE OLIVEIRA ANDRADE | ED. 249 | NOVEMBRO 2016

Exemplares como esse de Nephilingis cruentata conseguem memorizar informações e aperfeiçoar instintos básicos, como os ligados à construção da teia

Com um volumoso abdômen estriado de amarelo e preto, as aranhas-gigantes impressionam por sua voracidade. Habituadas a comerem grilos, baratas e outros insetos, essas aranhas já foram flagradas consumindo presas bem maiores do que elas próprias, como lagartixas e até mesmo pequenas aves. Há tempos os especialistas em aracnídeos se perguntavam como tal proeza ocorria. Um trabalho coordenado pela bioquímica Adriana Lopes, do Instituto Butantan, em São Paulo, começa a apresentar algumas respostas.

Tão logo o jantar se enrosca na teia e é imobilizado pela injeção do veneno, as aranhas-gigantes (Nephilingis cruentata) regurgitam sobre ele um líquido espesso e amarronzado que dissolve seus tecidos, transformando-os em uma gororoba pastosa. Desse modo, as aranhas-gigantes conseguem se alimentar lentamente de suas presas, consumindo pequenas partes pré-digeridas. Por muito tempo se pensou que o líquido lançado sobre a presa fosse o próprio veneno, produzido por uma glândula próxima à boca das aranhas. Ao estudar a digestão da N. cruentata detalhadamente, o grupo de Adriana verificou que esse líquido, na verdade, é o fluido digestivo, rico em enzimas que a ajudam a digerir suas presas.

Facilmente encontradas em jardins, próximas a luminárias, em cantos de paredes ou canteiros de obras, as aranhas-gigantes apresentam um dimorfismo sexual marcante. As fêmeas em geral são bem maiores que os machos. Algumas podem chegar a 4 centímetros (cm) de comprimento. Os machos, por sua vez, têm em média 0,5 cm. Apesar do tamanho, grande o suficiente para deixar de cabelo em pé qualquer pessoa que tenha um leve temor de aranhas, seu veneno é inofensivo para os seres humanos. Nos insetos, porém, ele age sobre o sistema nervoso e causa paralisia — sem, no entanto, matar. As presas costumam estar vivas quando são cobertas pelo fluido e começam a ser parcialmente digeridas.

Encontradas em jardins ou próximas a luminárias, essas aranhas podem ficar meses sem comer.

A curiosidade sobre a digestão da Nephilingis cruentata levou a equipe de Adriana a iniciar anos atrás a análise da composição química do fluido digestivo dessas aranhas. Em uma busca rápida nos arredores do Instituto Butantan, eles coletaram 10 exemplares. De volta ao laboratório, os pesquisadores os alimentaram e os induziram a produzir o fluido digestivo por meio de estímulos mecânicos e elétricos. Em seguida, fizeram a caracterização química das amostras. Os pesquisadores verificaram que o fluido digestivo era sintetizado nas células secretoras do intestino e que era muito rico em enzimas que quebram ou transformam proteínas, gorduras e açúcares em moléculas menores, que podem ser convertidas em energia mais facilmente. Ao todo, eles caracterizaram quase 400 enzimas, conforme descreveram em um estudo publicado em setembro na revista científica BMC Genomics.

Entre as carboidrases, enzimas que digerem carboidratos (açúcares), o grupo de Adriana identificou uma produção de grandes concentrações de quitinases, especializadas na degradação de quitina, polímero natural responsável pela dureza do exoesqueleto de artrópodes. Dentre as enzimas proteolíticas, que degradam proteínas, as astacinas foram as sintetizadas em maior quantidade. Essas enzimas são comumente encontradas na maioria dos seres vivos. Mas, segundo Adriana, é a primeira vez que se verifica a produção de uma variedade tão ampla de astacinas e em níveis tão elevados. “Identificamos 25 tipos de astacinas no fluido digestivo dessas aranhas”, ela diz.

Por meio de técnicas de bioinformática, os pesquisadores fizeram um estudo filogenético dessas enzimas. Softwares específicos analisaram as sequências de DNA que compõem os genes contendo a receita das astacinas da aranha-gigante e as compararam com as produzidas por outras aranhas e outros artrópodes. Os resultados sugerem que as aranhas evolutivamente mais primitivas produzem menos astacinas do que as que surgiram mais recentemente. Os dados apresentados no artigo ainda são preliminares, explica Adriana, mas dão margem para algumas interpretações. Uma delas é que a digestão em duas fases — uma extracorpórea e outra intracelular — seria uma característica selecionada ao longo de milhões de anos, permitindo a essas aranhas passar longos períodos sem se alimentar. “A Nephilingis cruentata pode ficar sem comer por até um ano”, conta Adriana. “Nessas aranhas, a superprodução dessas enzimas se justificaria pela necessidade de realizar uma digestão que aproveite ao máximo todos os nutrientes.”

Após capturar sua presa, as aranhas regurgitam sobre elas um líquido que dissolve seus tecidos…

Uma evidência obtida pelo grupo de Adriana reforça essa hipótese. Ela e seus colaboradores verificaram que, após a aranha ingerir toda a presa, inicia-se uma segunda fase da digestão, agora dentro das células. Nas células do intestino, a parte dos nutrientes que não foi transformada pelo fluido digestivo é transportada para o interior dos vacúolos digestivos, compartimentos intracelulares repletos de enzimas que fragmentam proteínas provavelmente formados pela fusão dos lisossomos com vesículas contendo nutrientes. Em análises de microscopia, os pesquisadores identificaram grandes quantidades de açúcares e lipídios estocados em células de reserva conectadas ao intestino das aranhas-gigantes. Possivelmente é essa reserva que provê os nutrientes necessários para manter essas aranhas vivas durante os longos períodos de escassez de alimentos.

Indo à caça

Em uma linha de trabalho paralela à de Adriana, o biólogo Hilton Japyassú, no Instituto de Biologia da Universidade Federal da Bahia (UFBA), investiga a flexibilidade de comportamentos supostamente fixos da N. cruentata. Segundo ele, essas aranhas são capazes de memorizar informações e de aprender com as experiências vividas, aperfeiçoando instintos básicos como os ligados à caça e à construção da teia. Japyassú começou a estudar a espécie há quase 10 anos, quando ainda estava no Laboratório de Artrópodes do Instituto Butantan. Em suas pesquisas, ele verificou que essas aranhas podem alterar seu comportamento de caça ou de construção da teia de acordo com o tamanho das presas que pretendem capturar.

As aranhas-gigantes produzem dois tipos de fio de seda, um seco e outro mais viscoso. Para tecê-los, elas usam diferentes fiandeiras, estruturas associadas a glândulas de seda localizadas na parte de trás do abdômen. Os dois tipos de seda são usados em partes distintas da teia. Os fios secos, por exemplo, dão forma à estrutura da teia, constituída pelos raios; pela espiral seca, construída do centro para as bordas; pelos fios de quadro, que sustentam toda a espiral; e pelo refúgio, conectado à região central onde as aranhas ficam à espera da presa. Os fios viscosos, por sua vez, compõem a espiral adesiva da teia, responsável pela captura.

… facilitando a ingestão de partes pré-digeridas

Quando apanham uma presa grande, as aranhas cortam os fios que sustentam a teia, fazendo-a envolver o futuro jantar e limitar os seus movimentos. Já as presas pequenas são imobilizadas com a injeção de veneno, que as paralisa. Parte dessa plasticidade é decorrente da memória de eventos predatórios anteriores. Segundo o pesquisador, as aranhas são capazes de se lembrar de diferentes aspectos de suas presas, como o tamanho ou o tipo, e também de se recordar do número de animais capturados previamente. Um indício disso é que as dimensões gerais, o formato e o espaçamento entre as espiras da teia levam em conta a frequência e o tamanho dos animais capturados.

A caçada começa quando a aranha direciona a sua atenção para certos setores da teia, geralmente aqueles em que as presas caem com mais frequência. Ela vigia esses setores mantendo tensionados alguns de seus fios com as pernas dianteiras. Essa tensão permite filtrar certos tipos de vibração e detectar as mais sutis. “Quanto mais famintas, mais as aranhas tensionam os fios”, explica o biólogo. “Desse modo, vibrações antes imperceptíveis, produzidas por presas pequenas, passam a ser alvo de sua atenção.” O passo seguinte da caçada é a captura. Assim que um inseto cai na teia, a aranha corre em direção à presa, aproxima-se dela e, a depender das circunstâncias, alimenta-se ali mesmo ou a envolve em mais fios de teia antes de levá-la para um refúgio onde se encontram as capturadas anteriormente.

Analisando a caça dessas aranhas, Japyassú constatou que essas táticas apresentam sinais filogenéticos. Isso significa que certos comportamentos evoluíram ao longo do tempo, sendo modificados e transmitidos para o repertório comportamental de outras aranhas de maneira sistemática como resposta a estímulos do ambiente em que elas vivem. É como se essas táticas envolvessem comportamentos cuja organização no cérebro das aranhas é facilitada. O que explicaria o aprimoramento de certos comportamentos? Para Japyassú, seria a capacidade de aprender, característica do cérebro. “À medida que a aranha vive novas experiências, certos comportamentos são aprimorados em resposta aos desafios impostos pelo ambiente.”

Artigos científicos

FUZITA J. F. et al. High throughput techniques to reveal the molecular physiology and evolution of digestion in spiders. BMC Genomics. v. 17 (716), p. 1-19. 2016.

JAPYASSÚ‚ H. F. et al. Predatory plasticity in Nephilengys cruentata (Araneae: Tetragnathidae): Relevance for phylogeny reconstruction. Behaviour. v. 139 (4), p. 529-44. 2002.

O elemento subterrâneo

Simulações sugerem que parte considerável do carbono do planeta estaria escondida nas profundezas da Terra

IGOR ZOLNERKEVIC | ED. 250 | DEZEMBRO 2016

Cálculos de um trio de físicos teóricos da Universidade de São Paulo (USP) forneceram uma nova pista que pode ser útil para desvendar um dos principais enigmas sobre a composição e o funcionamento do interior da Terra: onde estão as reservas ultraprofundas que contêm 90% do carbono do planeta? As simulações computacionais feitas por Michel Marcondes e Lucy Assali, do Instituto de Física (IF), e João Francisco Justo Filho, da Escola Politécnica, sugerem que alguns desses depósitos de carbono poderiam estar escondidos em manchas subterrâneas com cerca de mil quilômetros (km) de extensão e 100 km de espessura por onde as ondas sísmicas viajam relativamente mais devagar.

Essas manchas, chamadas zonas de baixas velocidades sísmicas ou simplesmente ULVZ (Ultra Low Velocity Zones), encontram-se sobretudo no segmento final de uma camada da Terra conhecida como manto inferior, de profundidade entre 660 km e 2.890 km (ver figura). De acordo com um estudo publicado pelos brasileiros em setembro na revista científica Physical Review B, o elemento carbono tende a não se misturar como uma impureza no meio dos depósitos de minerais à base de silício, as chamadas perovskitas silicáticas, predominantes no manto inferior. Ao invés de se unir, ele se separa das perovskitas silicáticas e forma seus próprios depósitos de minerais, como a magnesita (MgCO₃) e o carbonato de cálcio (CaCO₃).

Os físicos aplicaram as leis da mecânica quântica para simular em computador a estrutura atômica de alguns tipos de minerais nas condições do manto inferior, onde as temperaturas chegam a milhares de graus Celsius e as pressões são milhões de vezes maiores do que na superfície terrestre. Em seguida, calcularam como esses minerais se comportariam quando fossem atravessados por uma onda sísmica gerada por um terremoto. “A presença dos minerais de carbono diminui consideravelmente a velocidade de propagação das ondas, como ocorre nas ULVZs”, diz Marcondes. Nos depósitos de minerais à base de silício, os abalos sísmicos viajaram mais rapidamente. Marcondes utilizou as técnicas que aprendeu com Renata Wentzcovitch, física brasileira da Universidade de Minnesota, Estados Unidos, que desenvolve métodos computacionais para estudar a estrutura atômica de materiais nas condições extremas de temperatura e pressão do interior da Terra, muito difíceis de ser reproduzidas em laboratório (ver Pesquisa Fapesp nº 198).

“Nos últimos 500 km do manto inferior, há grandes regiões em que as velocidades das ondas sísmicas são cerca de 5% mais lentas do que a média”, explica o geofísico Marcelo Assumpção, do Centro de Sismologia do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP. “Antes, achava-se que a origem delas eram flutuações de temperatura no manto inferior. Mas estudos recentes vêm mostrando que variações na composição química das camadas geológicas, como a presença de mais ou menos sílica, ferro ou carbonatos, são necessárias para explicar as observações.” O trabalho de Marcondes e seus colegas sinaliza que uma maior porcentagem de minerais ricos em carbono, como as magnesitas e os carbonatos de cálcio, poderia ser a explicação para a ocorrência de ULVZs. “Resta saber como essa concentração de carbonatos teria se acumulado no manto inferior, mas isso é outra história.”

Amostra de magnesita, mineral carbonático que parece se originar no manto inferior.

O outro ciclo do carbono

As teorias sobre a origem do Sistema Solar sugerem que a concentração total de carbono na Terra deveria ser mais ou menos a mesma das rochas de um tipo de meteorito, os condritos carbonáceos, cuja composição química permaneceu praticamente inalterada desde a época de formação do planeta, há cerca de 4,5 bilhões de anos. Mas, quando os pesquisadores somam a quantidade de carbono presente em todas as fontes conhecidas – na atmosfera, nos oceanos, na superfície da crosta terrestre e a algumas dezenas de quilômetros logo abaixo dela –, o valor chega a apenas 10% do esperado.

“Esse carbono faltante tem de estar em algum lugar”, diz Marcondes, que abordou o problema em sua tese de doutorado, defendida em setembro. “Há evidências de que os 90% restantes estão armazenados em regiões profundas do interior da Terra.”

Base química da vida, o carbono circula pela superfície terrestre de maneira já bem conhecida pelos pesquisadores. Como gás metano (CH₄), monóxido (CO) ou dióxido de carbono (CO₂) está na atmosfera. Por meio da fotossíntese, algas e plantas retiram CO₂ do ar e fixam carbono na forma de matéria orgânica, que eventualmente vai se decompor e ser depositado em reservas de combustíveis fósseis em camadas de rocha da crosta continental e oceânica. A respiração de vegetais e de animais, além de processos de combustão, devolve o carbono ao ar.

Pesquisas recentes nas áreas de sismologia e geoquímica, porém, têm indicado que esse ciclo superficial do carbono deve estar ligado a outro, mais lento e mais profundo. Ao longo de dezenas de milhões de anos, as rochas do manto se comportam como um fluido. Suas correntes descendentes poderiam arrastar consigo grandes pedaços da crosta oceânica, cheias de carbono, que afundariam até o manto inferior. Já as correntes ascendentes do manto poderiam levar parte do carbono ultraprofundo à superfície. Uma evidência disso, explica Marcondes, são os chamados diamantes ultraprofundos, como os descobertos nas minas do município de Juína, em Mato Grosso. São pequenos pedaços de diamante cujas impurezas químicas indicam que, antes de serem trazidos à superfície por erupções vulcânicas, eles se originaram em profundidades superiores a 670 km. A maioria dos diamantes se forma a cerca de 150 km abaixo da superfície.

Segundo um relatório publicado em 2014 pelo Observatório do Carbono Profundo, um programa de pesquisa coordenado por Robert Hazen, geofísico do Instituto Carnegie, Estados Unidos, a localização exata das reservas de carbono profundo e sua extensão ainda são uma grande incógnita. O relatório conclui, entretanto, que o carbono pode estar inserido em uma grande variedade de materiais, além dos diamantes ultraprofundos e dos minerais carbonáticos. Ele pode se encontrar na forma de microrganismos vivendo nas profundezas da crosta terrestre ou em uma dúzia de tipos de sólidos e líquidos que estão misturados ao manto e ao núcleo terrestre. “É uma questão muito complicada”, diz Marcondes. “Ainda vamos demorar muito para chegar a uma resposta definitiva.”

Artigo científico

MARCONDES, M. L. et al. Carbonates at high pressures: Possible carriers for deep carbon reservoirs in the Earth’s lower mantle. Physical Review B. v. 94, n. 10. Set. 2016.

Geologia - Erupções preciosas

Riqueza mineral da Amazônia pode ter origem em vulcões que existiram bilhões de anos atrás

EVERTON LOPES BATISTA | ED. 250 | DEZEMBRO 2016

Rochas com pontos brilhantes de molibdênio, além de cobre e outros minerais em menor quantidade

Cerca de 4 mil quilômetros separam a sala repleta de caixas com fragmentos de rochas dentro da Universidade de São Paulo (USP) do local de onde elas foram retiradas – a Floresta Amazônica. Caetano Juliani, o geólogo que faz do pequeno espaço no Departamento de Geologia Sedimentar e Ambiental, no Instituto de Geociências, seu local de trabalho, toma um pedaço de rocha na mão medindo não mais do que 15 centímetros de comprimento, que cintila com pequenos pontos prateados. “Pode tocar. Isso aqui brilhando é molibdênio”, diz o pesquisador, apontando para o elemento usado na confecção de ligas metálicas muito resistentes, com boa demanda no mercado internacional.

Desde 1998 o geólogo pesquisa feições que poucos brasileiros associam ao norte do país: os vulcões que existiram no território onde hoje está a Amazônia (ver Pesquisa FAPESP nº 174).

O festival de erupções começou há cerca de 2 bilhões de anos, na era geológica conhecida como Paleoproterozoica, mas suas consequências perduram até hoje.

A região presenciou eventos intensos de diferentes formas de vulcanismo, sobrepostos ao longo de milhões de anos, que presentearam o solo de uma área estimada em cerca de 1,2 milhão de quilômetros quadrados com depósitos de ouro e diversas ocorrências de cobre e molibdênio trazidos das profundezas da Terra à superfície pela lava. “Essa foi provavelmente a maior área de vulcanismo com tamanha intensidade no mundo”, afirma o geólogo.

Recentemente o grupo da USP estuda vestígios de vulcões carbonatíticos, que dão origem a rochas com minerais como calcita e dolomita, no município de São Félix do Xingu, no Pará.

A região está na parte sul do cráton amazônico, uma área tectonicamente estável nos últimos 800 milhões de anos que começou a se formar há cerca de 3 bilhões de anos. Esses vulcões, de um tipo raro no mundo, lançavam magma associado a grandes depósitos de fósforo, elemento utilizado na produção de fertilizantes para a agricultura.
De acordo com Juliani, os vulcões amazônicos foram formados por diferentes processos entre 2 e 1,87 bilhão de anos atrás. Até os anos 1980 acreditava-se que o vulcanismo na região havia sido apenas aquele típico de regiões estáveis, com poucos terremotos e vulcões – chamado de anorogênico. Com a obtenção de mais material e novos estudos, ficou claro que essas formações foram mais complexas, acrescentando ao pacote o vulcanismo orogênico, característico de áreas instáveis, semelhantes às dos Andes, às do México e às do oeste dos Estados Unidos.

A água quente liberada durante a consolidação do magma dá origem às mineralizações conhecidas como hidrotermais, estudadas pelo grupo de Juliani. Essas alterações na região sul do Pará estão descritas em artigo publicado em abril deste ano no Journal of Volcanology and Geothermal Research.

Para que o processo aconteça, é necessário que uma fonte transporte os metais para mais perto da superfície, papel desempenhado pelo vapor-d’água que acompanha o magma. A criação de um depósito mineral, como de fósforo ou de molibdênio, pode levar mais de 500 mil anos, nos quais os metais são carregados para próximo à superfície, onde ficam acumulados. Mas isso só ocorre se as condições geológicas do local permitirem. “Não conhecemos o tamanho dos depósitos na Amazônia. O que sabemos é que os metais certamente foram transportados e, pelas características mapeadas, temos fortes indícios de que houve acumulações nas regiões entre o rio Tapajós e o rio Xingu”, afirma.

Na estrada

A rotina dos pesquisadores na região é pesada, com grandes dificuldades de acesso a certas partes da floresta. O material que precisa ser transportado de volta ao laboratório para análise são pedaços de rochas e, para não correr o risco de perder fragmentos no caminho ou deixar algo para trás no aeroporto, Juliani conta que muitas vezes preferiu fazer o longo trajeto de caminhonete. O potencial da região para a descoberta de depósitos de minérios, reafirmado com os recentes estudos, é uma das motivações, embora seja necessário cuidado para evitar danos excessivos à floresta. “Não existem novas descobertas de recursos minerais suficientes para manter a produção de quase tudo que é utilizado nos dias de hoje, incluindo os equipamentos eletrônicos. Encontrar novas jazidas é uma necessidade para manter o bem-estar da sociedade”, diz o geólogo.

“Por causa da dificuldade de acesso, pouca gente se interessa em fazer pesquisa como essa na região”, afirma Carlos Marcello Dias Fernandes, geólogo do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Pará, que desenvolve pesquisas com Juliani. Segundo ele, nenhum outro lugar no mundo apresenta vestígios de eventos vulcânicos tão antigos com tão boa preservação. “Nem todos os locais mapeados se tornarão minas para ser exploradas economicamente, mas esses estudos nos dão informações importantes sobre como a Amazônia se formou. É uma questão para a qual ainda faltam muitas respostas”, diz.

Fernandes destaca ainda o trabalho em conjunto que geólogos têm estabelecido com mineradoras brasileiras e estrangeiras na região. Os cientistas ajudam as empresas a encontrar os locais onde mais provavelmente estão os depósitos, e as companhias podem iniciar a sondagem, cara demais para os pesquisadores bancarem sozinhos. Cada metro de sondagem – perfuração das rochas para coleta de amostras – custa mais de R$ 2 mil e algumas delas podem atingir mais de 300 metros de profundidade. Em contrapartida, os geólogos ganham novas e melhores informações do que está debaixo da terra e foi encoberto pelo tempo para continuar a jornada e, quem sabe, desvendar novos mistérios dos ancestrais vulcões amazônicos.

Artigo científico

CRUZ, R. S. et al. Paleoproterozoic volcanic centers of the São Félix do Xingu region, Amazonian craton, Brazil: Hydrothermal alteration and metallogenetic potential. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 320, p. 75-87. jan 2016

Taxidermia - Natureza no museu

Profissão de taxidermista auxilia estudos taxonômicos, ecológicos, biogeográficos e ambientais

RODRIGO DE OLIVEIRA ANDRADE | ED. 250 | DEZEMBRO 2016

No Museu de História Natural de Taubaté, interior paulista, especialistas mantêm a estética dos animais e simulam o ambiente em que viviam

Os olhos impávidos, as narinas umedecidas, a pelagem reluzente. O hiper-realismo promovido pela taxidermia, à primeira vista, causa fascínio e estranhamento. Ao fazer com que animais inanimados pareçam vivos, a área desperta o interesse de instituições de pesquisa e ensino do Brasil por possibilitar a conservação de espécies raras ou ameaçadas de extinção, além de auxiliar na identificação e na classificação de variedades muito parecidas entre si. Por sua vez, a exposição de animais taxidermizados em museus tem se revelado uma importante ferramenta didática para estudos ambientais. Pouco conhecida, a profissão de taxidermista — outrora denominada “empalhador” — apresenta-se como uma opção de carreira para aqueles interessados em preservar os animais para estudos científicos.

A taxidermia tem como objetivo manter a estética dos animais, reconstruindo suas características físicas e, às vezes, simulando o ambiente em que viviam. Trata-se de uma profissão que exige habilidade manual e experiência teórica em diversas subáreas da biologia, como anatomia, morfologia e ecologia, segundo o taxidermista Marcelo Felix, do Laboratório de Ornitologia do Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (MZ-USP). Ele explica que os profissionais que trabalham nessa área hoje no Brasil são muito especializados e escassos. “Como não existem cursos técnicos ou universitários, a maioria dos profissionais inicia a carreira em cursos informais ou em estágios em institutos de pesquisa e museus”, conta. Segundo Felix, é possível encontrar cursos de taxidermia organizados esporadicamente pelo Museu Nacional do Rio de Janeiro e pelo Museu Paraense Emílio Goeldi, em Belém. A taxidermia também é oferecida no curso de pós-graduação na Universidade de Santo Amaro, em São Paulo.

Profissionais trabalham no estágio final de preparação de anta atropelada em rodovia

Apesar de ser uma carreira técnica, os interessados precisam cursar graduação em biologia, veterinária ou zootecnia, sendo recomendável fazer pós-graduação em zoologia e, em seguida, procurar por estágios em museus, na própria universidade ou nos institutos de pesquisa. Nesses estágios, o profissional irá aprender as técnicas de preparação dos animais. Por lei, a comercialização de peças taxidermizadas é proibida no Brasil. A prática é permitida apenas para fins de pesquisa ou ensino. O trabalho do profissional só começa quando o animal, morto, é destinado a jardins zoológicos, instituições científicas ou museus.

Marcelo Felix trabalha na profissão desde 2008. Ele entrou em contato com a atividade pela primeira vez pouco antes de concluir a graduação em biologia no Centro Universitário Adventista de São Paulo. “Participei de uma oficina sobre o assunto e conheci o museólogo e taxidermista Emerson Boaventura, que à época prestava serviços para o MZ-USP ”, conta. “Foi ele quem me orientou em meus primeiros passos nessa área.” Durante o estágio com Boaventura, Felix aprendeu as técnicas do processo de taxidermização de um animal. O primeiro passo consiste na retirada da pele, separando-a da carcaça ainda com as vísceras (ver infográfico). A pele é mergulhada em uma solução contendo ácido cítrico e sal, para descontaminação e preservação de suas características, enquanto a carcaça é congelada. Após alguns dias a carcaça é descongelada, e a pele, retirada da solução.

Hiper-realismo pode auxiliar pesquisadores em estudos morfológicos

Em uma nova fase, os taxidermistas revestem a carcaça com um papel filme e, posteriormente, engessam-na. Algumas horas depois, o gesso é desprendido da carcaça e preenchido com espuma de poliuretano, tomando a forma exata do molde e se solidificando após algumas horas. Por fim, coloca-se em cada pata e na cabeça do animal um pedaço de arame fixado na espuma para que os membros e a cabeça permaneçam parcialmente móveis, permitindo ao taxidermista colocar o animal na posição desejada. Ao fim do processo, costura-se a pele em volta do molde esculpido.

O trabalho é definido como uma arte refinada e complexa pela taxidermista Maria da Graça Salomão, do Instituto Butantan. Ela também conheceu a profissão durante a graduação em biologia na Faculdade de Ciências e Letras Farias Brito, em Guarulhos. “Durante o mestrado, em 1983, meu orientador exigiu que eu guardasse e conservasse as amostras de animais analisadas em minha pesquisa.” Foi então que Maria da Graça começou a aprender as técnicas de preparação e conservação dos animais coletados. Quando foi para o Butantan, em 1987, trabalhou com a taxidermia de répteis e aracnídeos. “Nossa coleção tem animais preservados há mais de 100 anos”, diz. Sua experiência na área lhe permitiu escrever, junto com outros pesquisadores, o livro Técnicas de coleta e preparação de vertebrados (Instituto Pau Brasil de História Natural, 2002), no qual explica técnicas de conservação de aves, mamíferos, anfíbios, entre outros.

A taxidermização de animais é uma prática antiga. Na Europa, sabe-se que a atividade teve grande desenvolvimento durante o período da Renascença, ganhando força no século XVIII, em consequência da intensificação das expedições científicas e do desejo de conhecer melhor, e detalhadamente, novas espécies animais. No Brasil, a atividade era bastante difundida entre as décadas de 1930 e 1960, devido à legalização da caça de animais silvestres. Em janeiro de 1967, uma lei federal determinou a proibição da caça e da comercialização de espécimes da fauna brasileira. Com isso, a taxidermia perdeu relevância no país. À época os animais eram preenchidos com arame e palha — daí o termo “empalhado” — e expostos como troféus. O problema é que o uso desses materiais comprometia a fidelidade corpórea do bicho, que acabava ficando levemente deformado.

Os animais taxidermizados expostos em coleções didáticas de museus de história natural, laboratórios ou zoológicos, em geral, são encontrados mortos na natureza. Se estiverem em bom estado, são restaurados e expostos em museus. Em outros casos, são obtidos pelos próprios pesquisadores durante trabalho de campo. Não raro, os animais ficam expostos com dados sobre o local em que foram coletados, com informações científicas, comportamentais e registros fotográficos. As informações são usadas pelos cientistas como base para identificação de novas espécies. “Os pesquisadores comparam as características físicas entre o animal taxidermizado e o encontrado na natureza”, explica Felix. Além disso, os exemplares ajudam no desenvolvimento de estudos morfológicos sem a necessidade de o aluno
ou o pesquisador ir ao hábitat do animal.