p Os insetos têm que lidar com uma ampla gama de fatores ambientais para prosperar - doenças, seca e mudanças de habitat. Os cientistas esperam que o estudo da biologia e do comportamento dos insetos possa ajudar os humanos a lidar com problemas que vão desde a mudança climática até o controle de doenças, trabalho por turnos e até jet lag. p O estudo dos relógios corporais em plantas e animais é conhecido como cronobiologia. Bugs fornecem um bom modelo de teste para estudar tais atributos, que são importantes para os animais regularem suas atividades, metabolismo e desenvolvimento em uma base diária e sazonal. No Instituto de Entomologia da Academia Tcheca de Ciências, o projeto InPhoTime, financiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa da UE (ERC), tem examinado os ritmos moleculares que ajudam os animais a contar as horas.

p Em outubro, o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina 2017 foi concedido conjuntamente ao Professor Jeffrey C. Hall, Professor Michael Rosbash e Professor Michael W. Young por suas descobertas de mecanismos moleculares que controlam o ritmo circadiano feito através do estudo de moscas de fruta.

p Dr. David Doležel, quem lidera o InPhoTime, estava trabalhando com o Prof. Hall durante seu pós-doutorado nos Estados Unidos em relógios circadianos quando teve uma ideia. "Todos os organismos, incluindo humanos e moscas, tem um relógio para saber que horas são, "disse ele." É benéfico para os organismos saber se é de manhã ou à noite. De forma similar, se olharmos para alguns organismos ... é benéfico antecipar as mudanças sazonais ... especialmente para organismos que dependem do suprimento de alimentos e do clima como os insetos. "

p O objetivo do Dr. Doležel é tentar descobrir uma explicação molecular de como os insetos medem dias mais curtos antes do inverno por meio de um mecanismo biológico conhecido como cronômetro fotoperiódico.

p "Mesmo que a temperatura ainda esteja quente em agosto, por exemplo, muitos insetos ou plantas sabem que a estação mudará em breve, "disse ele. Tal conhecimento informa aos animais que é hora de modificar seu comportamento para o inverno, alertando-os quando entrar em diapausa (um estado semelhante à hibernação em mamíferos) ou quando ter seus filhotes para que cresçam totalmente antes da geada.

p Sua equipe está estudando o vírus do fogo vermelho resistente, Pyrrhocoris apterus , para demonstrar os mecanismos biológicos que usam para fazer isso. Eles estão examinando as conexões nervosas de seus olhos compostos para seus cérebros e mostrando como os genes controlam seu temporizador fotoperiódico.

p "Eles são grandes o suficiente para que você possa fazer microcirurgia e, após operações específicas, os insetos vivem ainda mais do que indivíduos não operados. E agora podemos fazer a edição de genes usando CRISPR (uma ferramenta de edição de genoma), "Dr. Doležel disse." Esta combinação da fisiologia clássica dos insetos com as ferramentas de genética molecular recentes é o que torna nosso organismo modelo atraente.

p "Na semana passada, obtivemos os primeiros mutantes, onde mudamos a base do relógio circadiano para que o bug presuma que o dia tenha 22 horas em vez de 24. "

p Variações do gene

p Os pesquisadores também planejam alterar os genes dos insetos para mostrar as vias que seus temporizadores fotoperiódicos usam, além de confirmar que as variações genéticas em seus respectivos habitats influenciam o comportamento sazonal.

p Percevejos são objetos ideais porque não voam e são encontrados em ambientes incrivelmente diferentes. O Dr. Doležel espera que os insetos que vivem sob o sol da meia-noite na Escandinávia tenham diferentes variantes de genes (alelos) do que seus primos mais ao sul. Eles podem então testar o envolvimento genético no temporizador fotoperiódico por edição de genes específicos de insetos originários de diferentes áreas.

p "Se você encontrar variantes genéticas que estão funcionalmente envolvidas em insetos em diferentes populações, basicamente permitindo-lhes viver no norte da Europa e no sul da Europa - ambientes diferentes - pode ser uma informação muito boa que pode explicar algumas variações genéticas em humanos, " ele disse.

p A variabilidade genética pode explicar por que algumas pessoas têm problemas graves com o jet lag e a mudança das estações, enquanto outras dificilmente sentem os efeitos.

p Insetos sociais

p Muito parecido com como as cidades humanas têm departamentos de saúde para monitorar surtos de doenças, os insetos sociais, como formigas e abelhas que vivem nas proximidades, precisam tomar medidas especiais para evitar que epidemias de doenças dizimam suas colônias. Viver em grupos sociais, seja humano ou inseto, leva a um maior risco de propagação de doenças.

p A Dra. Sylvia Cremer estudou a defesa cooperativa contra doenças em formigas de jardim, Lasius Neglectus , no projeto SOCIALVACCINES financiado pelo ERC no Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (IST Áustria). Ela descobriu que as formigas desenvolveram uma defesa coletiva, além da imunidade individual, para criar 'imunidade social' contra infecções.

p Eliminar animais mortos ou forragear o solo torna a infecção fúngica uma ameaça comum. Quando as formigas voltam da procura de comida, ela encontrou, eles recebem um exame de saúde de outros membros de sua colônia.

p "Você tem que imaginar que eles estão voltando para o ninho cobertos de esporos em pó. Então o que os outros fazem é usar suas peças bucais para limpar todas essas partículas infecciosas e aplicar seu veneno (ácido fórmico) a quaisquer esporos dos quais eles não conseguem se livrar , para prevenir a germinação. "

p Dr. Cremer, um biólogo evolucionário, perguntou-se por que as formigas correm o risco de se infectarem para ajudar a desinfetar seus colegas.

p "Descobrimos que, de fato, há uma grande quantidade de transferência de patógenos que ocorre durante esse tratamento sanitário, mas que o sistema imunológico dos companheiros de ninho individuais pode lidar com isso, à medida que aumenta sua resposta imunológica, "ela disse." Isso os protege de desafios posteriores do mesmo patógeno. "

p Ele funciona da mesma forma que as sociedades humanas desenvolvem imunidade coletiva para vacinar crianças contra certas doenças.

p "Quando você pensa sobre isso, faz muito sentido que grupos sociais tenham desenvolvido muitos sistemas de saúde sofisticados porque estão sob uma ameaça muito maior de propagação de doenças, "Dr. Cremer disse.

p Poderia haver lições sobre o comportamento social de saúde das formigas para os humanos?

p "Às vezes você toma decisões no atendimento médico que talvez não sejam as melhores no nível da população, ", disse ela." Por exemplo, você trataria um paciente com todos os antibióticos existentes, mesmo que no nível da população isso aumente o risco de resistência aos antibióticos.

p Muitos insetos também enfrentam ameaças à saúde devido a choques climáticos, como seca ou clima fora da estação.

p O Dr. Inon Scharf observou como os insetos evoluem para se adaptar a tais choques e mudanças climáticas no projeto CLIMINSECTS financiado pela UE na Universidade de Tel Aviv em Israel.

p Tamanho do corpo

p "A ideia é, que quando as temperaturas aumentam, o tamanho do corpo dos vertebrados deve diminuir e isso se deve a uma regra biológica chamada regra de Bergmann, "Dr. Scharf disse." Está relacionado à perda de calor dos organismos. Se você é pequeno, pode perder calor mais rápido do que se for grande, e é por isso que é melhor ser pequeno onde está quente. "Isso pode ser visto com o tamanho dos animais, principalmente pássaros e mamíferos, diminuindo conforme a terra fica mais quente.

p Ele estava curioso para saber se o mesmo seria verdadeiro para insetos e besouros em particular, devido à sua semelhança - cerca de 25% de todas as espécies animais não microscópicas na terra são besouros.

p "Medimos alguns milhares de besouros de 30 espécies. Queríamos ver se eles concordam com o que é encontrado sobre o tamanho do corpo dos vertebrados ... e não encontramos essa tendência. Portanto, os besouros não ficam menores com o ano de coleta, "disse ele." Outros fatores, como as condições locais e os alimentos disponíveis provavelmente não são menos importantes do que o clima. "

p Ele descobriu que o efeito da temperatura nos besouros da farinha, como um organismo modelo para experimentos, não é simples e difere dependendo do estágio da vida em que estão expostos ao estresse.

p "Se expormos os adultos a baixas temperaturas, eles respondem melhor a outras adversidades ... eles se aclimatam, "Dr. Scharf disse." Mas se você expô-los a baixas temperaturas como larvas, eles respondem menos bem como adultos à temperatura fria. Portanto, criá-los sob temperaturas mais altas melhora sua tolerância ao frio. "

p Ele também descobriu que aclimatar-se a choques frios ajuda os besouros a resistir a outros estresses por mais tempo, como fome ou calor excessivo.

p "É surpreendente ... que não há aclimatação durante a fase juvenil, apenas a fase adulta. O aumento das temperaturas pode até ajudá-los mais tarde, " ele disse.

p Isso pode ser importante para entender como as mudanças climáticas e o aumento das temperaturas no meio ambiente podem fortalecer ou interromper os ciclos de vida dos insetos, com implicações para a agricultura e controle de pragas.