As criaturas desenvolveram um conjunto de estratégias inteligentes para se manterem fora de perigo
Este artigo foi publicado pela primeira vez em Revista Conhecível.
As 10 cobras enfrentaram uma situação difícil.
Coletados na Amazônia colombiana, eles ficaram vários dias sem comida em cativeiro e depois foram presenteados com presas extremamente pouco apetitosas: sapos venenosos de três listras, Ameerega trivittata. A pele dessas rãs contém toxinas mortais – como histrionicotoxinas, pumiliotoxinas e decahidroquinolinas – que interferem nas proteínas celulares essenciais.
Seis das cobras terrestres reais (Erytrolamprus reginae) preferiu passar fome. Os outros quatro avançaram intrepidamente para matar. Mas antes de engolir as refeições, arrastavam as rãs pelo chão – semelhante à forma como algumas aves eliminam as toxinas das suas presas, observaram a bióloga Valeria Ramírez Castañeda, da Universidade da Califórnia, Berkeley, e os seus colegas, que conduziram a experiência.
Três das quatro cobras sobreviveram à refeição – sugerindo que seus corpos eram capazes de lidar com as toxinas que restavam.
Os seres vivos têm manejado moléculas mortais para matar uns aos outros há centenas de milhões de anos. Primeiro vieram os micróbios que usaram os produtos químicos para eliminar concorrentes ou atacar células hospedeiras que eles estavam invadindo; depois os animais, para matar presas ou afastar predadores, e as plantas, para se defenderem dos herbívoros. Em resposta, muitos animais desenvolveram formas de sobreviver a estas toxinas. Às vezes, eles até os armazenam para usar contra oponentes.
Os cientistas estão começando a desvendar essas defesas antitoxinas criativas e esperam, como resultado, identificar melhores tratamentos para envenenamentos em pessoas. Mais fundamentalmente, eles estão aprendendo sobre uma força que silenciosamente ajudou a moldar comunidades biológicas, diz a bióloga evolucionista Rebecca Tarvin, da UC Berkeley, que ajudou a supervisionar o experimento da cobra e escreveu sobre tais estratégias no livro de 2023. Revisão Anual de Ecologia, Evolução e Sistemática.
“Apenas miligramas de um único composto, e isso pode mudar todas as interações num ecossistema”, diz Tarvin.
Ilustração cortesia da Knowable Magazine
Guerra biológica
As espécies tornam-se tóxicas de várias maneiras. Alguns deles produzem eles próprios as toxinas: os sapos bufonídeos, por exemplo, produzem moléculas chamadas glicosídeos cardíacos que impedem uma proteína chamada bomba de sódio-potássio de desviar íons para dentro e para fora das células. Esse desvio é fundamental para manter o volume celular, contrair os músculos e transmitir impulsos nervosos.
Outros animais abrigam bactérias produtoras de toxinas em seus corpos – é o caso do baiacu, cuja carne contendo tetrodotoxina pode ser letal para consumir.
E muitos outros obtêm suas toxinas através dos alimentos – exemplos são os sapos venenosos, que devoram insetos e ácaros que contêm toxinas; essas rãs incluem as espécies que serviram de alimento para as cobras terrestres.
À medida que alguns animais evoluíram para se tornarem tóxicos, eles também reconfiguraram seus corpos para evitar envenenamento. A mesma coisa aconteceu com as criaturas que eles comem, ou que os comem. A mais bem estudada destas adaptações envolve alterações nas proteínas que normalmente são desativadas pelas toxinas, de modo que agora são resistentes. Por exemplo, os insetos que crescem e se alimentam de plantas de serralha ricas em glicosídeos desenvolveram bombas de sódio-potássio às quais o glicosídeo não consegue se ligar.
Mas alterar uma molécula vital pode criar complicações para uma criatura, diz a bióloga molecular Susanne Dobler, da Universidade de Hamburgo, na Alemanha. Em seus estudos com o grande inseto da serralha, que se alimenta de sementes da serralha, ela descobriu que quanto mais resistente aos glicosídeos a bomba se torna, menos eficiente ela é. E isso é um problema nas células nervosas, onde a bomba é especialmente crítica.
O bug parece ter evoluído para contornar o problema. Num estudo de 2023, Dobler e colegas estudaram a resistência às toxinas em três versões da bomba fabricada pela criatura. Eles aprenderam que o mais funcional, no cérebro, é também o mais sensível às toxinas. O inseto da serralha deve ter desenvolvido outras maneiras de proteger o cérebro dos glicosídeos, diz Dobler.
Dobler suspeita que proteínas chamadas transportadores ABCB estejam envolvidas: elas ficam nas membranas celulares e desviam resíduos e outros produtos indesejados para fora das células. Ela descobriu que certas mariposas-falcão usam proteínas transportadoras ABCB situadas ao redor de seus tecidos nervosos para transportar glicosídeos cardíacos para fora das células. Talvez o inseto da serralha esteja fazendo algo semelhante.
Dobler também está testando a hipótese de que muitos insetos possuem transportadores ABCB nas membranas de seus intestinos, impedindo que substâncias tóxicas entrem no corpo. Isso poderia explicar como o besouro da cebola vermelho brilhante, que se alimenta de lírio do vale rico em glicosídeos, aparentemente não se incomoda com as toxinas e apenas as excreta. As fezes resultantes têm o benefício de repelir formigas predadoras, relatou Dobler em 2023.
Para as cobras terrestres reais, o fígado parece ser a chave. A partir de experimentos de cultura de células, a equipe de Tarvin tem evidências de que algo no extrato de fígado de cobra protege contra toxinas de sapos venenosos de três listras. A equipe levanta a hipótese de que as cobras possuem enzimas que convertem as substâncias mortais em formas não tóxicas, assim como o corpo humano faz com o álcool e a nicotina. O fígado de cobra também pode conter proteínas que aderem às toxinas e as tornam incapazes de se ligar aos seus alvos, eliminando-as como esponjas. Os cientistas descobriram essas proteínas de “esponja de toxina” no sangue de algumas rãs venenosas, permitindo-lhes resistir à saxitoxina mortal e às toxinas alcalóides que obtêm da sua dieta.
Os esquilos terrestres da Califórnia parecem usar um truque semelhante para se defenderem do veneno da cascavel, um coquetel de dezenas de toxinas que destroem as paredes dos vasos sanguíneos, impedem a coagulação do sangue e muito mais. O sangue do esquilo terrestre contém proteínas que bloqueiam algumas dessas toxinas – como as proteínas que as cascavéis usam para proteção caso o veneno escape de suas glândulas venenosas especializadas. A composição do veneno difere entre as populações de cobras, e o biólogo evolucionista Matthew Holding, da Universidade de Michigan, tem evidências de que a mistura de antiveneno dos esquilos terrestres é adaptada para corresponder às cobras locais.
Essas defesas não são à prova de balas. As cascavéis estão constantemente desenvolvendo novos venenos para superar as defesas dos esquilos, diz Holding, e até mesmo uma cascavel morrerá se injetada com quantidade suficiente de seu próprio veneno.
É por isso que os animais, mesmo os resistentes, tentam, como primeiro passo defensivo, evitar toxinas. Daí o comportamento de arrastamento das cobras terrestres e a prática de algumas tartarugas de consumir apenas a pele da barriga e as vísceras de tritões tóxicos, não a pele mortal das costas. Até insetos como lagartas monarca que são resistentes aos glicosídeos cardíacos cortarão as veias das plantas de serralha para drenar o fluido tóxico antes de serem colocados na planta.
Ilustração cortesia da Knowable Magazine
Cooptando toxinas
Muitos animais também encontram maneiras de armazenar com segurança os produtos químicos tóxicos que consomem e usá-los para seus próprios fins. O escaravelho iridescente, por exemplo, obtém glicosídeos cardíacos de suas plantas hospedeiras e depois – provavelmente por meio de transportadores ABCB – os transporta para suas costas para autodefesa. “Quando você irrita esses besouros de alguma forma, você pode ver pequenas gotículas aparecendo em seus élitros, sua superfície dorsal”, diz Dobler.
Através deste tipo de cooptação de veneno, alguns insetos tornam-se dependentes das plantas hospedeiras para sobreviver. A relação entre a borboleta-monarca e a planta serralha é um excelente exemplo – e também um excelente exemplo, do longo alcance que tais conexões entrelaçadas podem ter. Num estudo de 2021, o biólogo evolucionista e geneticista Noah Whiteman, da UC Berkeley, e o seu colega identificaram quatro animais que evoluíram para tolerar glicosídeos cardíacos, permitindo-lhes alimentar-se de monarcas. Um deles é o grosbeak-de-cabeça-preta, um pássaro que se alimenta de monarcas nas florestas de abetos no topo das montanhas do México, onde as borboletas voam para o sul para passar o inverno.
Pense nisso, diz Whiteman: uma toxina que foi coletada em uma planta de erva-leiteira em uma pradaria de Ontário ajudou a moldar a biologia de um pássaro para que ele possa comer com segurança em uma floresta a milhares de quilômetros de distância. “É simplesmente incrível”, diz ele – “a jornada percorrida por esta pequena molécula e a influência que ela tem na evolução”.
