Os venenos, notáveis pela sua complexidade e potência, evoluíram de forma independente em numerosos grupos de animais, incluindo as abelhas. Dentro da diversificada ordem de insetos Hymenoptera, que abrange mais de 6.000 espécies de abelhas, as espécies venenosas são notavelmente abundantes.
Apesar da sua importância ecológica e económica, o desenvolvimento evolutivo dos venenos dos himenópteros permaneceu em grande parte inexplorado. Um estudo recente liderado pelo Dr. Björn von Reumont, cientista visitante da Goethe University Frankfurt, fez avanços significativos na compreensão deste misterioso caminho evolutivo.
Estudando a evolução do veneno de abelha
A pesquisa, baseada na genômica comparativa, marca a primeira exploração sistemática da evolução dos venenos de abelhas e de outros himenópteros.
A equipe identificou peptídeos e proteínas predominantes no veneno de himenópteros usando bancos de dados de proteínas. Eles então analisaram venenos de duas espécies de abelhas selvagens – a abelha carpinteira violeta (Xylocopa violacea) e a abelha sulcadora (Halictus scabiosae) — bem como da abelha (Apis melífera).
Descobriu-se que doze famílias de peptídeos e proteínas são comuns nos venenos de himenópteros estudados, sugerindo que estes são “ingredientes comuns” fundamentais de seus coquetéis de veneno.
Surpreendentes descobertas genéticas
Em colaboração com instituições como o Instituto Leibniz, TUM e LOEWE TBG, os investigadores examinaram os genes destas 12 famílias em 32 táxons de himenópteros.
Este grupo incluía abelhas sudoríparas e abelhas sem ferrão, e também vespas e formigas, como a notória formiga de fogo (Solenopsis invicta). As diferenças genéticas eram às vezes tão minúsculas quanto uma única mudança de letra no código genético. No entanto, isto permitiu à equipe traçar relações e compilar uma linhagem de genes de veneno usando inteligência artificial e aprendizado de máquina.
Uma revelação importante foi a presença de muitos genes de veneno em todos os himenópteros, indicando uma origem ancestral comum. As abelhas, ao que parece, são venenosas desde o início.
Esta descoberta desafia os debates actuais noutros grupos, como o Toxicofera, sobre a evolução independente dos venenos. “Isso torna altamente provável que os himenópteros sejam venenosos como um grupo inteiro”, conclui von Reumont. “Para outros grupos, como o Toxicofera, que inclui cobras, anguiídeos (lagartos) e iguanas, a ciência ainda está debatendo se os venenos podem ser rastreados até um ancestral comum ou se evoluíram separadamente.”
Especialização em Hymenoptera
Na ordem Hymenoptera, são especificamente os insetos que picam, como abelhas, vespas e formigas, que são equipados com um ferrão para distribuir veneno. Em contraste, as antigas moscas-serra parasitas, como a vespa da madeira sirex (Sirex noctilio), empregam um método diferente. Eles usam seu ovipositor, em conjunto com a postura de ovos, para introduzir substâncias que modificam a fisiologia de suas plantas hospedeiras.
Um exemplo notável é a vespa da madeira sirex, que além de injetar um fungo auxiliando suas larvas na colonização da madeira, também entrega sua mistura única de proteínas venenosas, conforme destacado no estudo.
Estas proteínas são cruciais na preparação do ambiente vegetal para ser propício ao crescimento das larvas. Von Reumont ressalta: “Com base nisso, podemos categorizar a vespa sirex como venenosa também”.
Novos componentes do veneno em abelhas
Particularmente intrigante foi a descoberta relacionada ao peptídeo melitina nas abelhas. Ao contrário das crenças anteriores de que múltiplas cópias genéticas eram responsáveis pela sua diversidade e abundância no veneno das abelhas, o estudo revelou que este é codificado por um único gene.
Esta descoberta refuta a hipótese de a melitina pertencer ao postulado grupo das aculeatoxinas, enfatizando a importância dos dados do genoma na compreensão da evolução do veneno.
Além disso, o estudo identificou a antofilina-1 como uma nova família de proteínas no veneno de abelha, enriquecendo ainda mais nossa compreensão da composição e evolução do veneno.
Dr. von Reumont explica: “Não só existem muitas variantes diferentes de melitina, mas o peptídeo também é responsável por até 60% do peso seco do veneno de abelha. É por isso que a ciência presumia anteriormente que deveria haver muitas cópias de genes. Conseguimos refutar isso com bastante clareza.”
Pesquisa futura sobre evolução do veneno
Este importante estudo realizado pelo Dr. von Reumont e sua equipe oferece insights sem precedentes sobre a origem e evolução dos genes do veneno em Hymenoptera. Ele prepara o terreno para pesquisas futuras no rastreamento da evolução do gene do veneno nos ancestrais dos Hymenoptera e na compreensão das especializações dentro do grupo.
No entanto, a genómica comparativa em larga escala exigirá a automatização dos métodos de análise para as extensas famílias de proteínas envolvidas.
Esta pesquisa ilumina os caminhos evolutivos dos venenos, ao mesmo tempo que abre novos caminhos para a compreensão das intrincadas relações entre genética e ecologia numa das ordens de insetos mais diversas e ecologicamente significativas.
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