Cientistas pesquisam uso do feromônio da formiga-cortadeira como bio-herbicida
Quem nunca se pegou observando o comportamento de formigas e questionando o objetivo de tanto ir e vir de folhinhas? Pois foi a partir da busca de respostas para essa e outras questões que pesquisadores da UENF vêm estudando fenômenos inéditos inspirados na biomimética — área da ciência que busca soluções na vida humana pela imitação da natureza. Em um de seus estudos, o Laboratório de Entomologia e Fitopatologia do Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias (LEF/CCTA) vem aprofundando dados sobre o uso de feromônio da formiga-cortadeira como bio-herbicida.
Ao invés de usar produtos químicos para fazer o controle de plantas daninhas, o que geraria mais danos ao meio ambiente, o bio-herbicida composto por um feromônio específico proveniente da formiga-cortadeira pode ser uma solução a favor da natureza na agricultura. O estudo está no início, pesquisas minuciosas estão sendo realizadas, contudo, grandes avanços já foram feitos na área.
— Toda pesquisa surge de uma pergunta. Eu sempre falo com meus alunos: pesquisador tem que questionar o óbvio. Neste contexto, trabalhando com formiga, nós observamos a trilha e perguntamos: como ela fica sempre limpinha assim? Será que a formiga está o tempo todo cortando a grama? A causa não poderia ser o pisoteio de formiga! Além disso, essas trilhas ficam limpas por muito tempo mesmo depois de não serem mais utilizadas pelas formigas. Aí surgiu a pergunta e, dessa pergunta, questionamos o que, de fato, ocorre. A formiga faz a trilha, corta e, para encontrar o alimento e voltar para seu ninho, ela tem a questão visual, mas essa formiga também usa o feromônio de trilha. Dessa forma, é possível pensar que o feronômio de trilha possa desempenhar uma dupla função. Guiar as formigas até a fonte de recurso e inibir o crescimento de vegetação na trilha, atuando como herbicida — explica a professora do LEF e coordenadora do projeto, Ana Maria Viana Bailez, que integra o Programa de Pós-graduação em Agroecologia e Desenvolvimento Rural Sustentável.
O feromônio de trilha é produzido na glândula de veneno que, na formiga-cortadeira, não funciona como veneno.
— Esse feromônio faz com que a formiga-cortadeira vá ao alimento, volte para o ninho e ‘fale’ com as amigas do seu ninho (como se fosse um recrutamento) sobre a ‘comida boa’. Depois, suas companheiras de ninho também vão até o alimento. E, se o alimento for bom, rico e tiver bastante quantidade, elas vão reforçando essa trilha. O feromônio de trilha serve para indicar o caminho do alimento, a sua qualidade e quantas formigas são necessárias para transportá-la. A comunicação dos insetos é primordialmente química (com cheiro), então eles comunicam tudo com o odor — complementa a professora Ana.
Utilidade de uma folha de qualidade
A prática da agricultura vem sendo desenvolvida pelas formigas há cerca de 50 milhões de anos, enquanto a agricultura do ser humano possui apenas 12 mil anos. Em todo esse tempo, as formigas-cortadeiras estabeleceram métodos de sobrevivência que consistem em cortar a “boa folha” fora do ninho e levá-la para seu interior com o objetivo de ajudar no cultivo de fungos — uma espécie de “hortinha” da formiga. Desta e de outras formas, a formiga é o único animal, além do homem, que pratica a agricultura.
— A formiga-cortadeira leva a folha, e essa folha vai ser o substrato onde ela vai “plantar”. Então ela vai mastigar, macerar essa folha, colocar dentro do ninho, e o fungo cresce nessa folha. Elas fazem controle de plantas daninhas para que outros fungos não nasçam ali. Fazem irrigação, colocam antibióticos. Tudo o que é necessário numa agricultura elas fazem. E estão bem à frente de nós — destaca a professora.
Ana também explica que, dentro das formigas Attini, que é o grupo das envolvidas em um mutualismo junto aos fungos, as únicas que fazem isso com folhas, material fresco, são as chamadas cortadeiras (saúvas e quenquéns). As outras mais basais cultivam o fungo com insetos mortos, vegetal seco ou fezes de outros animais.
Nessa relação de mutualismo, a formiga não vive sem o fungo e o fungo também não vive na natureza sem a formiga.
Biomimética como solução para controle de plantas daninhas
Na atualidade, um dos herbicidas mais vendidos no mundo é o glifosato. Entre outros malefícios à natureza, o produto contribui para a maior emissão de gases de efeito estufa.
O glifosato é hoje um grande calcanhar de aquiles na agricultura mundial, segundo a professora Ana. Além dos danos ao meio ambiente, a alta frequência de utilização do glifosato tem provocado uma forte pressão de seleção de biótipos de plantas daninhas resistentes ao mesmo.
Ela conta que, há pouco tempo atrás, ocorreu uma grande mortandade de abelhas em várias partes do mundo, sem um evento que justificasse. Depois, descobriu-se que o fenômeno foi causado pelo herbicida glifosato. Segundo a professora, grandes problemas de saúde são causados também pelo glifosato. Por este motivo, uma das soluções seria um controle alternativo para plantas daninhas na agricultura.
— Diante disso, a gente pensou: as trilhas das formigas estão sempre limpas. Então, possivelmente, as formigas vão além da capina mecânica. O que elas fazem é uma capina química com o feromônio, e isso existe há 50 milhões de anos na natureza. E, por mais que pesquisemos a respeito, não somos capazes de reproduzir o que as formigas fazem — explica a professora.
A pesquisadora também pontuou que as quantidades de feromônios de trilha utilizados são mínimas.
— Feromônio, quando se usa, é uma quantidade muito pequena. No lado da biologia que hoje chamamos de biomimética, você imita a vida. A biologia, o que está na natureza. E trazer para nós, seres humanos. Assim foi a invenção, por exemplo, do velcro, baseado no carrapicho. Da mesma forma, a invenção do trem-bala japonês, cujo design foi inspirado no grupo de aves martim-pescador, para conseguir ‘quebrar’ a resistência do ar — lembra.
Assim como todas as pesquisas precisam cumprir etapas, a professora explica que os estudos ainda estão no início, mas com resultados promissores nos testes de germinação de sementes.
— Estamos muito no início, mas a gente falou: se conseguirmos um herbicida que está aí na natureza e que possa fazer o controle da planta daninha, vai ser uma importante contribuição para a agricultura, para a questão de saúde pública — diz Ana.
Segundo a professora, o caminho é longo e o cuidado deve ser extremo.
— Esses herbicidas devem ser específicos para plantas daninhas, não podem matar tudo. Se matar tudo, pode até matar a cultura. Estamos vendo a possibilidade de ele ser efetivo nos diversos aspectos. Neste caso, aí teremos uma outra pesquisa para fazer: buscar suas especificidades — informa.
Do laboratório às noites no campus da UENF
A vontade de estudar as formigas-cortadeiras entrou na vida da graduanda em Ciências Biológicas Laryssa Porto ainda no ensino profissionalizante, antes de ingressar na UENF. Formada em Técnico em Meio Ambiente no Instituto Federal Fluminense, ela teve contato com a espécie quando aluna do professor Milton Erthal Júnior, que também já foi aluno da professora Ana Maria.
Laryssa trouxe consigo a vontade de seguir com o objeto de estudo. Na UENF, as pesquisas iniciaram dentro do LEF e tiveram que ir para o campo, dando uma nova possibilidade de análise.
— No laboratório, as formigas-cortadeiras ficam acondicionadas em bandejas, com tubos de conexão. A nossa intenção era deixar uma placa de grama em uma bandeja e tentar ver se as formigas do laboratório construíam a trilha nessa placa de grama. Só que, para a nossa surpresa, não constroem, elas ficam sempre jogando a terra por cima da grama. Não cortam a grama do jeito que precisávamos. Aí tive a ideia de fazermos no campo porque, se dentro do laboratório não estava dando certo, mas no campo estava ok, tínhamos que testar outra abordagem — explica.
No campo, a prática é bem diferente. Larissa observa que, como não existe um protocolo já testado anteriormente, é necessário observar e, a partir das observações, ir incrementando o método para poder fazer com que as coisas deem certo e se chegue a um resultado esperado.
— Trabalhar no campo é desafiador, principalmente porque as formigas-cortadeiras têm esse hábito de forrageamento (ir lá, buscar folhas e tal) principalmente noturno. Então eu fico aqui à noite. Ao redor do prédio, nos ninhos, trabalhando — explicou.
Na metodologia baseada na biomimética, Laryssa aplica o estudo tentando imitar o que a formiga-cortadeira está fazendo. Para isso, ela primeiro induz a formação de uma trilha pelas formigas.
Laryssa oferece uma quantidade específica de folhas frescas num horário médio em que elas saem do ninho, por volta de 17h a 18h.
— Na minha descrição de comportamento, uma operária da casta forrageadora — que não é tão grande quanto um soldado, nem tão pequena quanto às jardineiras — vai até essas folhas e identifica aquelas possivelmente boas ali. Ela não inicia o corte de imediato. Ela retorna fazendo a marcação química e na trilha principal começa a fazer esse recrutamento mandando três formigas, depois seis, e aí começa a fazer o recrutamento, a princípio, de três formigas, depois seis, e aí começa o recrutamento em massa — descreve a graduanda.
E a marcação da trilha das formigas, para abrir caminho para seu alimento, segue todo um método específico, conforme observou Laryssa.
— Elas vão até essas folhas e começam a cortar, primeiro, as folhas ofertadas. Ou seja, não começam a construir a trilha logo de cara. Quando elas têm uma boa quantidade de folhas ali cortadas (para levar para o ninho), elas começam a construir a trilha na grama e esta não segue um padrão aleatório. Elas fazem um mapeamento de cada lâmina foliar — sobe em cima, volta, vai até a parte mais ou menos mediana, do meio para cima, e faz o primeiro corte. Desta forma, vão cortando até a parte mais basal da lâmina foliar da grama — explica.
Com seu trabalho de equipe, as formigas cortam os pedaços de grama, formando uma trilha, e carregam esses pedaços para fora da trilha para não atrapalhar o caminho das companheiras quando forem buscar as folhas adequadas à produção de fungo em seu ninho.
Para a construção da trilha “artificial”, Laryssa busca imitar todo esse processo fazendo trilhas artificiais em forma de cercadinhos. Nestes cercadinhos, ela mesma faz o corte da grama, assim como as formigas cortam, e vai aplicando diferentes tratamentos.
— Estes cercadinhos são trechos de tamanhos limitados. Vou lá, corto a grama e observo se é o cortar da grama que faz com que reduza o crescimento dessas folhas. Já o outro tratamento é o corte da trilha artificial com aplicação do extrato com a glândula de veneno, que é extrato do feromônio de trilha, o qual é objeto da descoberta da aluna — diz.
O próximo plano de trabalho, segundo a professora Ana Maria, é a realização de testes com duas espécies de plantas daninhas que já adquiriram resistência ao glifosato, segundo a literatura. São eles o capim-amargoso e outro azevém.
Os estudos do LEF iniciaram por meio de incentivo da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj) e hoje se mantêm por meio de bolsas de iniciação científica, além da colaboração do professor Omar Bailez, do LEF, professor Paulo Miranda, da Unicamp, e de professores parceiros dos laboratórios de Química e Fisiologia Vegetal.
Mudança climática pode afetar comunicação entre as formigas
Outro estudo iniciado pelo LEF, com publicação este ano no Journal Neotropical Entomology, apontou que a temperatura externa pode afetar a composição de hidrocarbonetos em formigas, principalmente nas castas que saem para forrageamento (corte ou colheita de folhas). Isso significaria que o reconhecimento entre formigas de castas diferentes, de um mesmo ninho, poderia ser prejudicado, já que prejudicaria a eficiente comunicação entre elas.
O apontamento foi feito a partir de um estudo de campo que passou a ser observado de perto em laboratório através da graduanda Maria Clara Duncan, que está no sétimo período de Ciências Biológicas na UENF. Descobrir se haveria interferência na comunicação das formigas-cortadeiras (Atta sexdens) a partir da mudança de temperatura era o seu desafio em seu Trabalho de Conclusão de Curso.
— A formiga de um ninho sabe quem as companheiras são. Ela sabe quando uma formiga não é do mesmo ninho, mesmo quando da mesma espécie. Elas possuem hidrocarbonetos cuticulares (ficam sobre a cutícula da formiga) que têm a função de proteção contra patógenos e perda de água e também são feromônios utilizados no reconhecimento de companheiros de ninho — explica Maria Clara.
A professora Ana Maria Viana Bailez esclarece que todos os insetos têm estes hidrocarbonetos.
Sabendo que as formigas-cortadeiras de um mesmo ninho sempre trocam feromônios (hidrocarbonetos) entre si para reconhecimento da colônia, a equipe de pesquisadores partiu para o isolamento de um grupo de formigas do mesmo ninho, em laboratório. Com cada grupo sendo avaliado em temperaturas diferentes. Após um período, quando novamente juntas, puderam observar que não mais se reconheciam.
Para o estudo, foram criados ambientes em estufas de controle de temperatura: um ninho numa temperatura de 25ºC (chamada temperatura de controle), um em temperatura mais baixa (17ºC) e outro mais alta (35ºC).
— Vimos que, na temperatura mais quente, em 30 dias houve uma diferença bem grande nesse reconhecimento. Nas outras temperaturas, principalmente em 25ºC, elas quase não apresentaram agressividade nenhuma. Já após permanecerem por 15 dias na temperatura de 30 graus, elas estavam bem agressivas- relatou Maria Clara.
A partir das observações em laboratório e de testes químicos, os estudos indicam que, por conta da temperatura mais alta e da necessidade de a formiga forrageira precisar de uma substância para evitar a dessecação, o feromônio dela apresenta uma proporção diferente da que estava dentro do ninho, a 25ºC, que não tinha esse problema.
Segundo a professora Ana Maria, é possível que, quanto maior for a mudança climática, maior a interferência nesse nível de reconhecimento entre as formigas. O estudo também mostra como esta formiga consegue mudar o perfil dela, de substâncias, para se adaptar à temperatura que está aumentando — o que os pesquisadores chamam de plasticidade. Além disso, um maior conhecimento sobre a espécie faz com que os pesquisadores venham a ter maior controle dela — que algumas vezes podem vir a se tornar pragas em plantações.
O próximo passo agora é aguardar os resultados complementares de estudos químicos para que possam utilizar as descobertas para possível controle de formigas. Além disso, estudar espécies como a formiga-cortadeira Atta robusta, ameaçada de extinção e que já vive em temperaturas muito altas — nas restingas dos estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo — e que possuem a capacidade de adaptação a mudanças climáticas.
O início dos estudos na área aconteceu com o apoio da Faperj e segue, atualmente, com o auxílio de bolsas de iniciação científica e laboratórios parceiros.
(Jornalista: Thábata Ferreira – Fotos: Cassiane Falcão – ASCOM/UENF)
