Microphotus angustus (Lampyridae) – por Debbi Brusco

Os vaga-lumes, devido a sua emissão de luz, são um dos seres mais fascinantes da natureza – e podem ser estudados para o benefício humano. É o que vem fazendo o biólogo molecular Vadim Viviani, docente do Departamento de Biologia do Instituto de Biociências (IB) da UNESP, campus de Rio Claro. “É importante preservar os vaga-lumes para manter o equilíbrio do meio ambiente, e também para investigar a sua luz e aplicá-la para fins biotecnológicos e biomédicos”, afirmou Viviani, que também é conselheiro científico da Sociedade Internacional de Bioluminescência e Quimioluminescência.

Viviani explica que a emissão de luz realizada pelo vaga-lume é chamada de bioluminescência e visa a comunicação biológica. Ela é feita por certas espécies de insetos, algas, peixes, bactérias, fungos, celenterados, anelídeos e artrópodes, sendo os vaga-lumes os mais conhecidos. Existem, ao redor do mundo, aproximadamente duas mil espécies de vaga-lume, das quais cerca de 500 podem ser encontradas no Brasil, o país de maior diversidade destes insetos. “Estima-se que outras duas mil espécies não descritas estejam ainda para ser descobertas em nossas matas”, afirmou o biólogo.

A reação de produção de luz pelos vaga-lumes ocorre na presença de uma enzima chamada luciferase, cuja estrutura é o objeto da pesquisa do Grupo de Bioluminescência e Luciferases do Laboratório de Bioquímica e Biologia Molecular do IB, financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). “Analisamos a estrutura e a função enzimática das luciferases com a finalidade de descobrir como essas enzimas produzem a luz e por que resultam em diferentes cores”, diz Viviani.

A luz é produzida quando a molécula de luciferina é oxidada por oxigênio na presença da ATP (adenosina trifosfato) e da enzima luciferase, perdendo sua energia em forma de luz, e não de calor. “Por isso a luz produzida é chamada de luz fria”, explica o docente do IB. Os pesquisadores fazem a clonagem do material genético das luciferases e a inserção deste material em bactérias e mutações genéticas, sempre com o objetivo de obter enzimas com propriedades diferentes. “O grupo também investiga diversidade e ecologia de espécies de vaga-lumes da Mata Atlântica e outros ecossistemas brasileiros”, conta o docente do IB.

Os genes das luciferases podem ser utilizados como biomarcadores luminosos, já que, ao serem transferidos para uma bactéria, esta fica iluminada. “Quando a bactéria adquire luz, é possível acompanhar a sua progressão dentro do organismo”, explica Viviani. “Esse procedimento já é utilizado para testar o funcionamento de medicamentos, para detectar se há contaminação bacteriana em alimentos e para mostrar a evolução de células cancerígenas em modelos animais, visando encontrar novas terapias para o ser humano”, afirma.

Lampyridae – Fonte: BugDreams

Apesar de sua importância para o equilíbrio ecológico e para estudos na área de biotecnologia e biomedicina, os vaga-lumes estão desaparecendo. As principais causas são a poluição, o desmatamento e o aumento da presença de luzes artificiais em áreas onde, antes, os vaga-lumes se localizavam. “O vaga-lume utiliza a própria luz para encontrar seu parceiro sexual. Quando há um aumento das luzes artificiais, ele não consegue enxergar a luz do sexo oposto e não consegue se reproduzir. A continuidade da espécie fica, então, comprometida”, conclui.

Os vaga-lumes são besouros e podem ser classificados em três famílias: os lampirídeos, ou pisca-pisca, que têm estágio larval de cerca de um ano, no qual se alimentam de caramujos, e fase adulta, que dura apenas um mês; os elaterídeos, conhecidos como besouros tec-tec, cuja larva, que se alimenta de insetos, dura até dois anos, e o adulto até dois meses; e os fengodídeos ou larvas trenzinho, que são os vaga-lumes mais raros. Estes últimos, encontrados apenas na América do Sul, além de produzirem luz verde-amarelada por fileiras de lanternas ao longo do corpo, são os únicos que produzem luz vermelha, localizada na cabeça. A larva, que se alimenta de piolhos-de-cobra, dura dois anos e o adulto, em média, uma semana. “Estes resultados correspondem aos insetos criados em laboratório”, esclarece Vadim Viviani, do Instituto de Biociências (IB) da UNESP, campus de Rio Claro.

As famílias de vaga-lumes podem utilizar sua luz para diversas funções. Todas a emitem, principalmente, para atrair parceiros sexuais. O trenzinho e o besouro tec-tec a utilizam também para assustar predadores – emitindo um sinal improvisado – e as larvas do último, emitindo luz contínua, ainda podem usá-la para atrair uma presa. “As larvas de algumas espécies de besouros tec-tec infestam cupinzeiros da região central do Brasil, os quais ficam repletos de centenas de pontos luminosos, dando a aparência de prédios iluminados durante a noite”, comenta o docente do IB. De um modo geral, as cores das luzes dos vaga-lumes variam do verde-amarelado ao vermelho. “Apenas poucas espécies de trenzinho são capazes de produzir luz vermelha e as larvas de alguns mosquitos, encontrados em regiões temperadas, produzem luz azul”, conclui Viviani.

Fonte: Portal UNESP

Se o vaga-lume produzisse apenas a luciferase, não emitiria luz. Se produzisse apenas a luciferina, também não emitiria luz. É necessária a produção das duas substâncias para que o fenômeno de bioluminescência nos vaga-lumes aconteça. Outra coisa interessante é que a luz produzida tem função vitais para esses animais (atrais parceiros sexuais, espantar predadores e atrair presas), portanto sem a bioluminescência a continuidade da espécie ficaria comprometida, como afirma o trecho que eu destaquei. Essas coisas nos indicam a existência de um projeto e, consequentemente, um Projetista por trás do vaga-lume.

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Cientistas confirmaram que besouros-coveiros [tradução livre para burying beetles] revestem a comida de seus filhotes com uma substância antibacteriana para garantir sua sobrevivência.

Sem as secreções antibacterianas, os filhotes não ganham peso e morrem

Os besouros-coveiros depositam seus ovos na carcaça de pequenos animais, como pássaros e roedores. Os pesquisadores mostram que, sem as secreções antimicrobianas, os filhotes não ganhariam peso e morreriam. Os resultados foram apresentados no 13º Congresso da Sociedade Européia de Biologia Evolutiva.

A maioria dos animais tenta fazer o melhor para seus filhotes, mas os besouros-coveiros, do gênero Nicrophorus, encontrados nas regiões temperadas na Europa e América do Norte, são realmente pais apaixonados. Como pais em potencial, os besouros-coveiros encontram um animal morto, como um rato ou pássaro, e enrolam a carcaça na forma de bola. Então eles enterram a carcaça (que não é pequena para um besouro de apenas 15 mm de comprimento), escondendo-a de predadores que possam comê-la ou utilizá-la como berçário para seus próprios filhotes. Os besouros então colocam seus ovos na carne do animal e esperam para receber seus filhotes no mundo.

Mas a carcaça enterrada não vai permanecer fresca por muito tempo, e as comunidades bacterianas que colonizam a carcaça podem ameaçar o desenvolvimento das larvas.

Então os besouros-coveiros usam secreções de suas glândulas anais para revestir a pele ou penas com substâncias que garantam que a carcaça permaneça livre de germes e fresca por mais tempo.

Agora os cientistas da Universidade de Manchester têm trabalhado para descobrir o que faz essas secreções tão boas para matar germes. Os pesquisadores extraíram secreções da glândula anal de uma espécie de besouro-coveiro chamada Nicrophorus vespilloides, e mostraram que quando a substância foi adicionada às células bacterianas, elas foram destruídas.

O biólogo evolucionista Andres Arce, que lidera o estudo, e seus colegas, suspeitando que estivessem lidando com uma enzima que “picam as paredes das células microbianas”, investigaram e confirmaram que as secreções são ricas em lisozimas, que são enzimas antimicrobianas, e um componente comum dos sistemas imunológicos de animais. Lisozimas também são secretadas no leite materno de mamíferos e em lágrimas humanas.

A equipe mostrou que larvas crescidas na ausência das secreções dos pais tinham 40% mais probabilidade de morrer antes da idade adulta.

O Dr. Arce explicou que para um inseto não-social, estes besouros-coveiros já são conhecidos por apresentar níveis bastante consideráveis de cuidado parental.

Fonte: BBC [Alterações em negrito e comentários entre colchetes são meus]

A mortalidade de insetos em geral antes da fase adulta é elevada, e o texto afirma que sem a produção das lisozimas os besouros teriam 40% mais chance de morrer antes da fase adulta. Como a evolução é definida como um processo lento e gradual, as espécies de besouro-coveiro (com uma taxa de mortalidade tão alta sem a produção das lisozimas) deixariam de existir antes mesmo de “pensar” em produzi-las. A sua existência nos dias de hoje evidencia que eles foram criados para ser assim!

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As abelhas parecem nunca nos decepcionar. Organizadas, altruístas, diligentes, são os principais polinizadores do mundo, fabricantes de própolis, cera de abelha e mel. São exímios comunicadores e fantásticos aviadores. Elas fazem tantas coisas tão bem que nós não entendemos como elas as fazem [como o funcionamento de sua visão].

Agora mais uma habilidade pode ser acrescentada à lista de inexplicáveis atributos das abelhas. Biólogos da Queen Mary’s School of Biological and Chemical Sciences da Universidade de Londres descobriram que, por meio de um método desconhecido, as abelhas calculam a rota mais eficiente  possível entre todas as flores em seu ambiente, minimizando a energia necessária para coletar néctar. Com cérebros muito simples, elas resolvem complexos problemas de rota que confundiriam a maioria dos seres humanos.

“Ao contrário dos programadores e matemáticos que podem resolver problemas simples do caixeiro viajante por comparação do comprimento de todas as rotas possíveis, as abelhas encontram soluções semelhantes com um cérebro apenas 950 mil neurônios”, disse Mattieu Lihoreau, um pós-doutor que liderou a nova pesquisa, à Life’s Little Mysteries. Esse número é aproximadamente 100.000 vezes menos do que possuímos em nossas próprias cabeças [86 bilhões de neurônios].

Qual o segredo das abelhas e o que podemos aprender com seu movimento eficiente?

Lihoreau e seus colegas organizaram seis flores de forma que usar o modelo do  “vizinho mais próximo” para navegar entre as flores não seria o mais rápido. Em outras palavras, das 720 rotas possíveis entre as seis flores, haviam opções mais ideais do que simplesmente voar de uma flor para a não-visitada mais próxima (a estratégia de forrageamento mais simples). Os pesquisadores registraram que flores as abelhas visitaram e em que ordem.

Conforme detalhado na edição de 17 de agosto da revista Biology Letters, as abelhas encontraram o caminho mais curto possível após 80 expedições de forrageamento. “Porque as abelhas têm cérebros simples”, explicou Lihoreau, “elas necessitam encontrar a rota mais curta com uma solução simples. Exatamente como as abelhas procedem ainda não é entendido completamente.

Para se orientar de sua colmeia e uma única flor, as abelhas usam uma série de ferramentas de navegação, tais como posição do sol, pontos de referência no terreno, memória das distâncias percorridas e da direção escolhida. Segundo os pesquisadores, os insetos provavelmente usam uma combinação dessas ferramentas para desenvolver rotas mais complexas entre várias flores – mas como?

Uma possibilidade é que eles gravam a rota mais curta encontrada até o momento e a comparam novas rotas. A cada erro de escolha, as abelhas aprendiam algo a não ser feito na rota, o que eliminava algumas possíveis rotas e as aproximava do acerto.

Nós somos muito melhores do que as abelhas em planejar rotas com antecedência, entretanto podemos aprender com as abelhas como otimizar projetos para redes de informação, cujas rotas não pode ser planejada com antecedência. “Um entendimento claro de como as abelhas resolver complexos problemas de roteamento sem computador ou assistência de GPS tem o potencial para desvendar regras simples movimento [para otimização de redes complexas]”. Por exemplo, podemos imaginar que algoritmos inspirados nas abelhas poderiam vir a ser utilizados para melhorar projetos de redes de informação de crescimento rápido (por exemplo, redes de telefonia móvel, internet) ou redes de transporte (ônibus, trens) nos quais nossas sociedades modernas dependem”.

Mas para que isso aconteça, teremos que descobrir que algoritmo elas realmente utilizam.

Fonte: Life’s Little Mysteries [Alterações em negrito e comentários entre colchetes são meus]

Você sabe o que é um algoritmo? É um conjunto finito de regras que fornece uma seqüência de operações para resolver um problema específico. É um conceito central para toda a computação e é uma grande dificuldade para programadores iniciantes. A utilização de algoritmos dão ideia de planejamento, de organização, nunca de aleatoriedade. As abelhas utilizam um algoritmo para resolver um problema complexo, o do caixeiro viajante, e o fazem melhor que o ser humano (que tem 100.000 vezes mais neurônios) usando computadores. Isso não me parece resultado do acaso. O que você acha?

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Quando uma abelha voa de flor em flor para coletar o pólen, há uma série de adaptações no organismo do inseto que a ajudam nessa função. O modo como elas veem o mundo é um dos mecanismos que facilitam o trabalho das operárias.

O caminho que uma abelha faz para coletar o pólen não é fácil. Além da tarefa propriamente dita, ela precisa escapar de suas maiores predadoras, as aranhas, que têm um engenhoso método para caçar.

É o seguinte: as flores têm uma faixa de reflexão de raios ultravioleta provenientes do sol, em uma trlha que leva até o pólen. A abelha sabe disso, e possui um sensor de UV que a auxilia na coleta. As aranhas, por uma façanha da natureza, conhecem esse mecanismo, porque colocam as mesmas faixas refletoras de UV nas teias, esperando enganar suas presas.

É nesse ponto que a visão das abelhas é um aliado. Para escapar das teias, a abelha deixa de lado o sensor de UV e se orienta pela visão, buscando a luz polarizada no céu que a leva de volta à colmeia. A visão das abelhas, baseada nas diferenças de luz, é como uma imagem composta de pixels. Mas o olhar delas, ao contrário dos monitores de computador, tem apenas 5000 pixels.

É possível comparar a visão das abelhas com a do ser humano. Você já ouviu falar em Afacia? Basicamente, é uma doença (adquirida em cirurgia ou após um acidente) em que o paciente perde o cristalino do olho. Sem cristalino, não é possível filtrar a radiação UV nos olhos. O paciente que sofre de Afacia, conforme relatos, consegue enxergar de fato a radiação UV, como um feixe de luzes azuis. E é justamente isso que acontece com as abelhas: como se sofressem de Afacia, elas são capazes de ver a radiação UV. E usam essa condição como instrumento de trabalho.

O olho humano comum não é capaz de captar a radiação UV. Se pudesse, ela seria apenas mais uma cor como tantas outras, próxima do azul. A diferença entre nossa percepção de cores e a das abelhas, na verdade, é mínima. Nós absorvemos, basicamente, as radiações de verde, azul e vermelho, espectros de luz a partir dos quais saem todas as cores que vemos.

A abelha também recebe o azul e o verde, e apenas substitui a recepção do vermelho pela recepção de UV. A razão disso, segundo os pesquisadores, é muito simples. A abelha se orienta de volta à colmeia de acordo com os raios solares, que deixam um rastro de UV que serve de referência ao inseto. Mesmo em dias nublados, esse sistema funciona perfeitamente.

Fonte: Hypescience

Nota: A visão é um sentido que fascina o ser humano, e esse funcionamento perfeito intriga. Esse sistema deveria funcionar assim desde o “surgimento” das abelhas, ou elas não conseguiriam enxergar o rastro de UV e voltar à colmeia em quaisquer condições. Além disso, sem enxergar a radiação UV muitas ficariam presas nas teias de aranhas e morreriam. Quem as fez desse jeito?

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