Estas formigas vestem uma armadura biomineral protetora nunca antes vista em insetos

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Atta (a formiga maior) lutando com Acromyrmex (a formiga menor) com 'armadura'. Crédito: Caitlin M. Carlson.

Por Jacinta Bowler
Publicado na ScienceAlert

As formigas são criaturinhas bem organizadas. Insetos altamente sociais, elas sabem como forragear, construir ninhos complexos, roubar seus lanches do armário e cuidar das rainhas e da colônia, tudo trabalhando em conjunto.

As formigas-cortadeiras aumentam essa cooperação em vários níveis. As colônias de formigas-cortadeiras como a Acromyrmex echinatior podem conter milhões de formigas, divididas em quatro castas, todas com funções diferentes para manter um jardim de fungos que as formigas comem.

Essas formigas agricultoras podem formar uma equipe de jardineiros de primeira linha, mas isso não significa que não se envolvam em alguma briga ocasional, e viver em grupos tão grandes geralmente significa enfrentar um risco maior de patógenos.

Por essas razões, um pouco de proteção nunca é demais e, embora os cientistas não saibam o porquê, parece que esses pequeninos precisavam de proteção suficiente para desenvolver sua própria armadura natural.

Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, analisou esse “revestimento granular esbranquiçado” na A. echinatior e chegou à conclusão de que o revestimento é uma armadura biomineral feita pelas próprias formigas – o primeiro exemplo conhecido no mundo dos insetos.

“Temos trabalhado nessas formigas-cortadeiras por muitos anos, focando especialmente nessa fascinante associação que elas fazem com bactérias que produzem antibióticos que as ajudam a lidarem com doenças”, disse Cameron Currie, principal autor do estudo e microbiologista da Universidade de Wisconsin-Madison, ao ScienceAlert.

“Foi em nosso esforço para identificar o que a formiga pode produzir para a bactéria que [o primeiro autor Li] Hongjie descobriu os cristais biominerais na superfície da formiga”.

A equipe examinou profundamente a camada mineral que cobre o exoesqueleto da formiga, usando microscopia eletrônica, difração de elétrons retroespalhados e uma série de outras técnicas. Eles descobriram que o revestimento é feito de uma fina camada de cristais de calcita e romboédricos de magnésio com cerca de 3-5 micrômetros de tamanho.

Superior: a armadura brilhante da formiga. Inferior: imagem de MEV do revestimento. Créditos: Li et al., Nature Communications, 2020.

Você pode estar mais familiarizado com os esqueletos biominerais dos crustáceos, como as cascas duras das lagostas. No entanto, os insetos evoluíram de crustáceos, então faz sentido que alguns possam ter retido uma característica semelhante a uma armadura.

A equipe também fez uma criação de formigas para ver quando esse revestimento ocorreu e como ele as protege – descobrindo que o revestimento não está presente em formigas bebês, mas se desenvolve rapidamente à medida que as formigas amadurecem, e que esse revestimento acabado endurece significativamente o exoesqueleto.

Para confirmar isso, os pesquisadores colocaram as formigas em batalhas experimentais, descobrindo que aquelas com a armadura estavam mais protegidas na batalha, e também de patógenos.

“Para testar ainda mais o papel do biomineral como armadura de proteção, expusemos Acromyrmex echinatior trabalhadoras major com e sem armadura biomineral a Atta cephalotes soldados em experimentos de conflitos de formigas projetados para imitar ‘guerras de formigas’ territoriais que são uma ocorrência relativamente comum na natureza”, a equipe escreve.

“Em combate direto com os At. Cephalotes soldados, substancialmente maiores e mais fortes, as formigas com cutículas biomineralizadas perderam significativamente menos partes do corpo e tiveram taxas de sobrevivência significativamente maiores em comparação com as formigas sem biominerais”.

Eles também descobriram que, sem a armadura, as formigas tinham uma probabilidade significativamente maior de serem infectadas por um fungo que ataca insetos chamado Metarhizium anisopliae.

Embora não entendamos como essa espécie de formiga-cortadeira desenvolveu esse revestimento, a equipe acha que ela, provavelmente, não é o único inseto que desenvolveu tal proteção.

“Dado que as formigas cultivadoras de fungos estão entre os insetos tropicais mais extensivamente estudados”, escreve a equipe, “nossa descoberta levanta a possibilidade intrigante de que a biomineralização de calcita com alto teor de magnésio pode ser mais difundida em insetos do que se suspeitava anteriormente, sugerindo um caminho promissor para pesquisas futuras”.

Embora possa haver várias espécies de formigas com um revestimento semelhante, com mais pesquisas, a tecnologia de ‘armadura’ poderia até chegar aos humanos – ou, pelo menos, aos nossos materiais.

“Achamos que há potencial para o desenvolvimento de materiais, adicionando resistência a uma gama de produtos. É leve e fino”, disse Currie à ScienceAlert.

“O campo da ciência dos materiais é uma área emocionante da ciência”.

A pesquisa foi publicada na Nature Communications.