Um leve ajuste na ativação de uma única proteína pode determinar se algumas formigas se tornam operárias humildes ou rainhas reprodutivas, de acordo com um novo estudo.
Enquanto a maioria das espécies de formigas nasce em uma casta particular em sua colônia, com pouca ou nenhuma habilidade de subir na escala social, a formiga saltadora de Jerdon (Harpegnathos saltator) é um pouco diferente.
Quando uma rainha dessa espécie morre, as operárias da colônia duelam para ver quem fica no lugar dela. As formigas que são finalmente vitoriosas tornam-se o que é conhecido como ‘gamergates’. Pondo de lado o trabalho de forrageamento, esses indivíduos dão ordens a outras formigas e passam o tempo se reproduzindo e botando ovos, basicamente assumindo o papel de rainha.
Estudos anteriores mostraram que a transição para um gamergato vem com mudanças no cérebro da formiga, incluindo diferentes expressões gênicas, diferentes níveis de hormônio e diferentes composições celulares. Essas formigas reinantes também vivem cerca de cinco vezes mais do que outras formigas operárias.
Mas o que exatamente desencadeia essa incrível transformação na meia-idade? Até agora, tem sido um mistério.
“Os cérebros dos animais são plásticos; ou seja, eles podem mudar sua estrutura e função em resposta ao ambiente”, explica o biólogo molecular Roberto Bonasio, da Universidade da Pensilvânia.
“Este processo, que também ocorre no cérebro humano – pense nas mudanças de comportamento durante a adolescência – é crucial para a sobrevivência, mas os mecanismos moleculares que o controlam não são totalmente compreendidos”.
Para explorar mais a ideia de plasticidade cerebral, Bonasio e seus colegas conduziram uma série de experimentos com as formigas saltadoras de Jerdon, nas quais seus neurônios foram expostos a diferentes níveis de hormônios.
A equipe concentrou sua atenção em dois hormônios, em particular o hormônio juvenil III (JH3) e o hormônio ecdisteróide 20-hidroxiecdisona (20E). Acredita-se que ambos regulem o comportamento social das formigas e até de alguns outros insetos sociais, como as abelhas.
No estudo atual, quando os cérebros das formigas foram injetados com um análogo do JH3, os autores descobriram que isso diminuiu sua atividade de caça. Por outro lado, quando o 20E foi injetado no cérebro, ele estimulou a ativação do ovário.
As descobertas sugerem que há algo nas vias de sinalização desses hormônios que determina a mudança de uma casta social para outra. Mas qual é a chave em si?
Isolando neurônios específicos no cérebro das formigas, os pesquisadores testaram como esse mecanismo pode funcionar em mais detalhes no laboratório. Em última análise, os dois hormônios sociais parecem influenciar os neurônios das formigas, ativando um único fator de proteína, conhecido como homólogo de Krüppel 1 (Kr-h1).
Kr-h1 é como um interruptor de luz, e os hormônios são os dedos, ligando ou desligando o estado do cérebro do trabalhador ou o estado do cérebro gamergate.
Especificamente, esses hormônios parecem afetar quais genes Kr-h1 finalmente se liga dentro da célula neuronal.
Para o nível de hormônios visto em formigas operárias, Kr-h1 parece se ligar e reprimir genes associados a gamergates. Enquanto isso, para o nível de hormônios visto em gamergates, a proteína parece reprimir as vias genéticas baseadas no trabalhador.
Quando essa proteína é completamente deletada dos neurônios das formigas, os pesquisadores descobriram que as gamergatas começaram a agir como operárias e as operárias começaram a agir como gamergatas.
“Não tínhamos previsto que a mesma proteína pudesse silenciar diferentes genes no cérebro de diferentes castas e, como consequência, suprimir o comportamento do trabalhador em gamergates e o comportamento de gamergate em trabalhadores”, diz Bonasio.
“Pensamos que essas tarefas seriam atribuídas a dois ou mais fatores diferentes, cada um deles presente apenas em um ou no outro cérebro.”
Embora os resultados certamente sugiram que há dois hormônios sociais principais controlando o comportamento da casta nas formigas saltadoras de Jerdon e que isso é feito por meio de um único fator de proteína, precisaremos de mais pesquisas para realmente provar que é assim.
Além do mais, os autores do estudo querem investigar se o papel do Kr-h1 existe em outros organismos sociais que compartilham hormônios neurológicos semelhantes.
Por enquanto, entretanto, a mensagem principal é que parece haver vários comportamentos possíveis escritos no genoma da formiga, e a regulação do gene pode impactar qual comportamento finalmente assume.
“Em outras palavras”, diz o epigeneticista Shelley Berger da Universidade da Pensilvânia, “as partes do Dr. Jekyll e do Sr. Hyde já estão escritas no genoma; todos podem desempenhar qualquer um dos papéis, dependendo de quais chaves genéticas estão ativadas ou desligado.”
Publicado em 09/11/2021 09h46
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