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Besouros do grão dente de serra vivem em associação simbiótica com bactérias. Seus parceiros bacterianos fornecem blocos de construção importantes para a formação do exoesqueleto do inseto, que protege os besouros de seus inimigos e da dessecação. Em um novo estudo, uma equipe de cientistas da Universidade Johannes Gutenberg em Mainz, do Instituto Max Planck de Ecologia Química em Jena e do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada do Japão mostram que o glifosato inibe a bactéria do besouro dos grãos simbióticos. . Besouros expostos ao herbicida não recebem mais os blocos de construção de que precisam das bactérias. O estudo mostra que o glifosato tem o potencial de prejudicar indiretamente os insetos, atacando seus parceiros bacterianos e, portanto, contribuindo para seu declínio.
Os insetos precisam de parceiros microbianos para sobreviver
Os organismos não existem isoladamente, mas em uma intrincada rede de interações ecológicas. Essas interações devem ser levadas em consideração ao julgar o impacto das atividades humanas. Os insetos, em particular, se beneficiam de várias formas com os simbiontes microbianos, principalmente por meio de nutrientes suplementados e defesas químicas. No entanto, os benefícios derivados de tais associações simbióticas também podem tornar o inseto mais vulnerável. Os insetos hospedeiros muitas vezes se tornam tão dependentes de seus parceiros microbianos que dificilmente podem sobreviver por conta própria. Sem simbiose, o desenvolvimento dos insetos pode ser retardado ou evitado, sua suscetibilidade aos inimigos naturais pode aumentar, seu potencial reprodutivo e sua competitividade com seus congêneres podem ser afetados ou eles podem morrer.
O glifosato impede que as bactérias simbióticas forneçam os blocos de construção do exoesqueleto do inseto
O glifosato é atualmente um dos pesticidas mais usados na agricultura, apesar da crescente controvérsia sobre seus efeitos colaterais potencialmente prejudiciais. Supõe-se que ele suprime seletivamente o crescimento da planta ao inibir a biossíntese de aminoácidos aromáticos por meio da chamada via do shiquimato, uma via metabólica que ocorre nas plantas e em muitos microrganismos. Os animais, por outro lado, não codificam a via do shikimato e, portanto, acredita-se que o glifosato não os prejudique. No entanto, muitos animais participam de interações mutualísticas com micróbios simbióticos que dependem da via do shiquimato para produzir os aminoácidos exigidos por esses animais. “Parece óbvio o impacto do glifosato nos animais por meio de seus parceiros bacterianos essenciais que usam ou mesmo se especializam na via metabólica do shiquimato, uma vez que a interação de ambos os parceiros é compreendida”, explica Tobias Engl, um dos autores do estudo. Já foi demonstrado que o glifosato afeta negativamente os microrganismos no intestino das abelhas, tornando-as mais suscetíveis a vários estressores. Além disso, as bactérias mutualísticas em vários taxa de insetos herbívoros fornecem um benefício central: o aminoácido aromático tirosina necessário para a biossíntese do exoesqueleto do inseto (cutícula). Essa dependência da simbiose, por sua vez, pode tornar os insetos herbívoros particularmente vulneráveis ao glifosato na agricultura: o herbicida inibe a via do shiquimato em suas bactérias simbióticas e, como resultado, faltam aminoácidos importantes necessários para a formação do glifosato. Cutícula.
A dependência de seus parceiros simbióticos é o calcanhar de Aquiles dos insetos?
No estudo atual, os cientistas mostram que o glifosato influencia negativamente as bactérias mutualísticas abrigadas pelo besouro dente de serra Oryzaephilus surinamensis, uma praga economicamente importante de produtos de grãos armazenados. A exposição ao herbicida aboliu completamente o benefício mutualístico que as bactérias simbióticas fornecem para a formação da cutícula, a proteção primária de um inseto contra o estresse, como a seca ou o ataque de um predador.
Os pesquisadores sequenciaram o genoma do simbionte associado a O. surinamensis. O minúsculo genoma do simbionte (300 kbp) contém a instrução genética para um metabolismo especializado na síntese de aminoácidos aromáticos pela via do shiquimato. Curiosamente, o genoma se assemelha muito ao dos parceiros bacterianos do gorgulho da palma, que também estão envolvidos na formação da cutícula, embora esses simbiontes pertençam a um grupo diferente de bactérias.
“Encontrar uma relação simbiótica funcionalmente equivalente que surgiu independentemente em dois filos de bactérias diferentes e famílias de besouros distantes destaca a importância das simbioses de suporte da cutícula nos besouros”, disse Julian Kiefer, primeiro autor do estudo. Os cientistas testaram os benefícios funcionais para o hospedeiro experimentalmente, complementando a dieta dos besouros com aminoácidos aromáticos, compensando assim a eliminação de seus simbiontes. Em contraste, a exposição ao glifosato inibiu o estabelecimento de bactérias simbióticas durante o desenvolvimento do besouro e aboliu completamente o benefício mutualístico para a síntese de cutícula.
“Quando olhamos para o impacto prejudicial da exposição ao glifosato nessa associação simbiótica, nos perguntamos se o glifosato representa uma ameaça geral aos insetos que dependem de seus parceiros microbianos”, explica Engl. Usando análises filogenéticas, os autores demonstram que muitas bactérias mutualísticas obrigatórias associadas a vários insetos hospedeiros diferentes realmente codificam uma enzima sensível ao glifosato na via do shiquimato, sugerindo que a suscetibilidade de seus simbiontes microbianos ao glifosato representa um toco de Aquiles para um inseto.
Atualmente, estamos experimentando um grande declínio nos insetos. A abundância de insetos está diminuindo, assim como a diversidade de insetos, sem falar no impacto do desaparecimento de abelhas, besouros e outros insetos nos níveis mais altos da cadeia alimentar. As novas descobertas destacam o fato de que o uso do herbicida glifosato na agricultura prejudica as relações simbióticas vitais entre insetos e microrganismos e, portanto, representa uma séria ameaça aos nossos ecossistemas.
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Traduzido de Science Daily
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