Novas descobertas esclarecem como as mariposas bella usam veneno para atrair parceiros
As mariposas Bella se protegem de predadores com toxinas derivadas das plantas que comem. Crédito:Andrei Sourakov Os alcalóides pirrolizidínicos são tão amargos e tóxicos quanto difíceis de pronunciar. Eles são produzidos por diversos tipos de plantas e estão entre as principais causas de morte acidental em bovinos.
As plantas que contêm esses alcalóides deixaram bem claro que não querem ser consumidas, mas isso não impediu as mariposas bella (Utetheisa ornatrix). Essas mariposas que voam durante o dia comem exclusivamente folhas e sementes carregadas de alcalóides de plantas cascavéis. Eles então usam a toxina para proteger seus ovos e deter predadores em fases posteriores da vida. Eles até o usam para produzir feromônios que atraem parceiros.
Exatamente como as mariposas bella e espécies relacionadas desenvolveram a capacidade de consumir com segurança alcalóides pirrolizidínicos permanece desconhecido.
Em um novo estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences , os pesquisadores sequenciaram o genoma da mariposa bella, que usaram para identificar genes específicos que podem conferir imunidade a essas toxinas.
Eles também sequenciaram genomas de 150 espécimes de museu – alguns com mais de um século de idade – para determinar a origem das mariposas bella e seus parentes próximos. Por fim, analisaram dados genéticos em busca de pistas que pudessem ajudar a explicar como os intrincados padrões de asas das mariposas bella evoluíram ao longo do tempo – o primeiro estudo sobre mariposas ou borboletas que o fez usando espécimes secos de coleções de museus.
"Conseguimos mostrar que é possível usar espécimes de museu para responder a questões genéticas que normalmente requerem técnicas laboratoriais complicadas", disse o coautor do estudo Andrei Sourakov, coordenador de coleções do Centro McGuire para Lepidoptera e Biodiversidade do Museu de História Natural da Flórida. "Isso abre uma janela para futuras pesquisas desse tipo."
As lagartas da mariposa Bella são coloridas e cheias de toxinas. Crédito:Andrei Sourakov
Sourakov estuda as mariposas bella há 15 anos e disse que sequenciar o genoma desta espécie foi o próximo passo natural na pesquisa que conduziu até agora. Muitos dos insights que ele obteve durante esse período vieram de seu trabalho com estudantes de graduação e ensino médio, a quem ajudou a conduzir experimentos curtos, analisar dados para feiras de ciências e interpretar os resultados em artigos revisados por pares.
Em um desses projetos, um estudante decidiu determinar a expectativa de vida média dos adultos da mariposa Bella e, inadvertidamente, tropeçou no Matusalém do mundo das mariposas.
“Para nossa grande surpresa, eles podem viver até 50 dias, o que é quatro a cinco vezes mais do que a média das mariposas”, disse Sourakov.
A longevidade não é uma característica extremamente importante na maioria das espécies de mariposas. Muitos se reproduzem uma vez e morrem logo depois, seja por senescência ou por predação. Mas as mariposas bella não são limitadas por este último, tornando mais provável que os genes que conferem maior longevidade sejam benéficos e transmitidos à próxima geração.
“Faz sentido que algo que é quimicamente defendido viva mais, porque mesmo que seja capturado, o predador geralmente se solta e a mariposa pode continuar voando”.
As mariposas Bella vivem em grande parte do leste da América do Norte, América Central e Caribe e costumam ser ativas durante o dia. Em vez de usar a escuridão como mortalha para evitar predadores, as mariposas bella fazem questão de serem vistas. Suas asas são revestidas com escamas radiantes de rosa, pérola, ônix e amarelo enxofre, que pássaros e insetos carnívoros podem facilmente detectar à distância. Qualquer predador que tenha o azar de pegar uma mariposa rapidamente corrige seu erro.
Se as mariposas bella percebem que estão em perigo, elas exalam uma esfera espumosa de toxina da parte superior do tórax, que repele os predadores. Crédito:Andrei Sourakov
“As aranhas bananeiras irão cortá-las de suas teias”, disse Sourakov, acrescentando que as aranhas-lobo e os pássaros farão de tudo para evitá-las. "Quando capturados, eles produzem um líquido espumoso de gosto ruim, feito quase inteiramente de alcalóides."
Quando prontas para acasalar, as fêmeas liberam uma nuvem de alcalóides em aerossol derivados das plantas que comeram como lagartas. Os machos são atraídos por esse cheiro, que seguem até sua origem. Lá, eles realizam um ritual curto, mas elaborado, no qual tocam suavemente a cabeça da fêmea com duas estruturas fofas e retráteis que têm uma forte semelhança com dentes-de-leão. Cada filamento nessas estruturas é misturado com alcalóides pirrolizidínicos.
Se a fêmea decidir que o macho possui quantidade e qualidade suficientes de alcalóides armazenados, o casal acasalará. Ao terminar, o macho deixa para trás um presente de despedida chamado espermatáforo, que contém espermatozoides e mais alcalóides. A fêmea usará isso e alcalóides de sua própria reserva para infundir toxinas nos ovos resultantes. Esse tipo de proteção biparental dos ovos em insetos é rara. Na verdade, quando foi observado pela primeira vez em 1989 entre adultos da mariposa bella, era o único exemplo conhecido de mariposa ou borboleta macho que investiu quaisquer recursos químicos em sua progênie.
As mariposas Bella são capazes de evitar os efeitos nocivos dos alcalóides pirrolizidínicos usando uma enzima especial que oxida a molécula, tornando-a inofensiva. Se um predador comer uma mariposa, entretanto, o processo é revertido e o alcalóide recupera sua potência.
Os alcalóides pirrolizidínicos provavelmente evoluíram primeiro como um mecanismo de defesa nas plantas, que depois se tornaram uma mercadoria para as mariposas. Sourakov e seus colegas queriam saber como as mariposas bella adquiriram essa enzima desintoxicante e como a mantiveram durante uma corrida armamentista de milhões de anos entre planta e mariposa.
As mariposas bella machos inflam dois sacos de ar retráteis, chamados coremata, ao tentar atrair uma parceira. Crédito:Andrei Sourakov
Os autores descobriram que as mariposas bella não têm uma, mas duas cópias do gene que codifica sua enzima desintoxicante única. Podem ter adquirido a segunda através de um processo de duplicação genética, através do qual outras espécies, incluindo muitas plantas, desenvolveram novas características.
Eles também encontraram duas cópias de um gene parcialmente envolvido na produção e defesa de antioxidantes. Sourakov suspeita que estes genes podem estar relacionados tanto com a capacidade das mariposas bella de desintoxicar alcalóides como com a sua notável longevidade.
"Certos tipos de estresse nos sistemas biológicos resultam em uma vida útil mais longa. Pode ser que a interação que as mariposas Bella têm com os alcalóides não seja apenas a razão pela qual faz sentido para elas viverem vidas longas, mas também um dos mecanismos por trás disso. "
