Os cientistas descobriram como um grupo de lagartas desenvolveu a sua defesa tóxica reaproveitando genes que normalmente estão activos no seu sistema digestivo, permitindo-lhes tirar partido dos produtos químicos vegetais que comem para se tornarem venenosos para os predadores.

A equipa internacional, que envolve investigadores da Universidade de Cambridge e do Museu de História Natural, fez a descoberta ao estudar a evolução dos Lepidoptera – um grupo de insectos que inclui borboletas e mariposas.

O reaproveitamento de genes provou ser um mecanismo versátil e crucial para a evolução, permitindo a diversificação e adaptação da vida na Terra. No entanto, exatamente como esse processo ocorre permanece pouco compreendido. A investigação da equipa, publicada na revista Nature Ecology &Evolution, ajuda a esclarecer este mistério ao detalhar as mudanças moleculares e evolutivas que sustentam a evolução de uma característica complexa num grupo tóxico de lagartas.

“Ficamos entusiasmados ao descobrir que as defesas tóxicas das mariposas cinábrio evoluíram através da evolução de novas interações moleculares entre duas proteínas, permitindo que as lagartas aproveitassem os produtos químicos das plantas”, disse a autora principal, Dra. Marta Maroja, ex-do Departamento de Zoologia de Cambridge, e agora baseado na Universidade de Turku, Finlândia.

As mariposas cinábrio (Tyria jacobaeae) são encontradas em grande parte da Europa e da Ásia. Suas lagartas se alimentam exclusivamente de folhas tóxicas de plantas de tasneira e sequestram os produtos químicos da planta para se tornarem desagradáveis ​​​​e posteriormente venenosos para predadores em potencial.

Através de uma combinação de experiências de laboratório e de campo, a equipa testou pela primeira vez o papel defensivo das toxinas sequestradas pelas lagartas. Eles descobriram que as lagartas da mariposa cinábrio que se alimentaram de tasneira foram rejeitadas e evitadas pelos predadores, enquanto as lagartas criadas em plantas que não possuíam produtos químicos defensivos perderam suas propriedades tóxicas e se tornaram palatáveis ​​para os predadores.

Os pesquisadores então usaram uma extensa abordagem genômica comparativa, analisando os genomas e transcriptomas (o conjunto de moléculas de RNA expressas pelo genoma) de lagartas da mariposa cinábrio e de várias espécies relacionadas. Esta análise revelou que a defesa tóxica das lagartas evoluiu como consequência de alterações numa via de desintoxicação que normalmente está presente no sistema digestivo de todas as lagartas.

Um gene que normalmente está envolvido na desintoxicação de produtos químicos vegetais no intestino foi duplicado num ancestral da mariposa cinábrio, e a cópia foi posteriormente recrutada para as glândulas de seda, que secretam seda usada para criar seus casulos protetores. A seda regurgitada da lagarta atua como um mecanismo de defesa, criando uma secreção espumosa desagradável que cobre seu corpo e é tóxica para os predadores.

“Nossa pesquisa não apenas identifica as origens da defesa tóxica encontrada nas lagartas da mariposa cinábrio, mas também destaca como seu ancestral poderia potencialmente explorar sua dieta tóxica, reaproveitando componentes de sua via de desintoxicação digestiva”, disse o autor sênior, Dr. Mathieu Joron, também do Departamento de Zoologia da Universidade de Cambridge e baseado no Museu de História Natural de Londres.

“A evolução é frequentemente vista como um processo de construção de novas adaptações intrincadas a partir do zero. No entanto, o nosso estudo contribui para um crescente corpo de investigação que mostra como a evolução também pode agir ajustando características existentes, reaproveitando genes e mecanismos moleculares, para produzir novas características complexas que têm consequências fascinantes para a ecologia dos animais”, disse o Dr. Maroja.