Micróbios intestinais em vespas ajudam a superar os pesticidas

Um estudo intrigante publicado em fevereiro de 2020 na revista Hospedeiro celular e micróbio relata que quando as vespas são expostas à atrazina, um pesticida comumente usado, o microbioma intestinal sofre mudanças que os ajudam a superar os efeitos nocivos da exposição. Além disso, as mudanças são repassadas para a descendência, o que significa que a próxima geração também herdará a resistência à atrazina, mesmo sem ser exposta ao produto químico.

p Os pesticidas são amplamente usados ​​para controlar espécies de insetos percebidas como pragas e representam um grande desafio para a sobrevivência de inúmeras espécies de insetos, os pássaros que os atacam, e as plantas fertilizadas por eles, entre outras coisas. Entre todos os pesticidas, a atrazina é a segunda em termos de volume vendido em todo o mundo. A atrazina é conhecida por causar muitos efeitos em animais. Contudo, não se sabe muito sobre como isso afeta os micróbios que vivem dentro desses hospedeiros animais.

Vespa comum, Vespula vulgaris. Crédito da imagem:Maciej Olszewski

O estudo

p Para descobrir o que acontece com os micróbios intestinais em animais expostos à atrazina de maneira contínua ou aguda, em níveis não altos o suficiente para matá-los, os pesquisadores escolheram uma espécie de vespa chamada Nasonia vitripennis. Eles expuseram as vespas a 300 ppb (partes por bilhão) de atrazina, que é a que os polinizadores são normalmente expostos em um campo ou riacho recém-tratado.

p Eles expuseram outro grupo a 30 ppb por 36 gerações.

p Um terceiro grupo exposto a 30 ppb de atrazina foi trocado para um ambiente livre de atrazina da geração 26 a 35.

p Eles analisaram as cópias de RNA feitas pelas vespas afetadas, e as proteínas resultantes que foram produzidas, mais de 36 gerações sucessivas de vespas.

p Em outro experimento, as vespas foram criadas em um ambiente livre de germes. Em um subgrupo dessas vespas, o microbioma intestinal de vespas expostas à atrazina foi transplantado para o grupo não exposto. A presença de tolerância à atrazina foi avaliada em ambos os grupos.

as evidências

p Os investigadores descobriram que se essas vespas fossem expostas a 300 ppb de atrazina, eles sofreram alterações na função imunológica, na forma como suas mitocôndrias operam, e seu comportamento geral.

p A primeira geração de vespas expostas experimentou alterações comportamentais na forma de uma população bacteriana intestinal alterada. Como resultado, as bactérias tornaram-se mais diversificadas e o número total de bactérias tornou-se maior. Os padrões de bactérias intestinais são herdados do lado materno.

p Os pesquisadores descobriram uma mudança semelhante no microbioma intestinal com apenas 30 ppb, na verdade. E essa mudança também era hereditária.

p Com esta exposição ao longo de 36 gerações, a taxa de mortalidade devido a este pesticida caiu dez vezes, e outra ocorrência notável foi observada. Apesar de não ter sido exposto a outro herbicida ou herbicida chamado glifosato, as vespas também mostraram imunidade a esse composto.

p No terceiro grupo, onde as vespas com 30 ppb de atrazina foram colocadas em uma dieta da qual a exposição à atrazina foi conspicuamente ausente nas próximas 6 gerações, o microbioma bacteriano em seu intestino teimosamente se recusou a retornar ao padrão anterior, e se apegou ao padrão parental.

p Em vespas expostas à atrazina, uma mudança notável foi observada na densidade das raras espécies de bactérias intestinais Serratia marcescens bem como de Pseudomonas protegens . Essas bactérias decompõem a atrazina, reduzindo o impacto prejudicial sobre a vespa. Essas bactérias foram alimentadas para vespas não expostas à atrazina e sua tolerância avaliada.

p As vespas criadas em um ambiente sem intestino mostraram uma perda da tolerância à atrazina herdada anterior. Mas quando o microbioma intestinal de vespas expostas à atrazina foi transplantado para essas vespas não expostas, eles se tornaram tolerantes à atrazina. Isso mostra que o microbioma intestinal desempenha um papel fundamental na resistência a pesticidas, neste caso, via symbio, tanto para o composto ao qual está exposto como para outros contra os quais nenhuma exposição ocorreu até agora.

p Quando S. marcescens e P. protegens foram alimentados para vespas não expostas, eles também ganharam resistência à atrazina.

Resumo

p O investigador Robert Brucker diz:"Geral, demonstramos que a resistência a múltiplos pesticidas pode surgir em uma população exposta a concentrações subtóxicas, que o microbioma facilita essa resistência, e que fornece resistência contra outros pesticidas aos quais o animal hospedeiro nunca foi exposto anteriormente. Este resultado indica que a interrupção do microbioma após a exposição aguda à atrazina é herdada ao longo das gerações, mesmo depois que a exposição for removida. ”

p Os pesquisadores concluíram que a exposição constante à atrazina em doses subletais causa uma mudança no padrão microbiano no intestino da vespa. Isso faz com que o hospedeiro desenvolva resistência como resultado da quebra do composto tóxico. Este é, portanto, um caso de adaptação em alta velocidade do hospedeiro ao ambiente por meio de simbiontes intestinais, a fim de superar novas toxinas.

Implicações

p Os ecologistas precisam observar que tais mudanças no microbioma intestinal, que afetam a função e podem ser passados ​​para gerações sucessivas, deve fazer parte da avaliação ampla do efeito de um pesticida em várias formas de vida, e também como parte da estratégia de enfrentamento.

p Genes que metabolizam a atrazina também foram encontrados em abelhas selvagens expostas a esse pesticida. Este estudo mostra a possibilidade de descobertas semelhantes em uma série de espécies por dezenas de gerações, desde que o pesticida começou a ser usado na década de 1950.

p Brucker aponta, "Em última análise, esses efeitos podem ter repercussões no comportamento do hospedeiro, estresse metabólico, imunocompetência, e regulação da microbiota hospedeira ”.

O futuro

p Os pesquisadores agora gostariam de olhar para os genes específicos que são selecionados por exposição à atrazina, e seus papéis no desenvolvimento de resistência às toxinas e na regulação do microbioma. Além disso, eles estão considerando o desenvolvimento de probióticos para proteger as abelhas contra a toxicidade de vários pesticidas.

p As bactérias também podem ser usadas de forma semelhante para limpar um derramamento de óleo oceânico, como um probiótico em humanos expostos a toxinas de baixo nível, ou para proteger os humanos, plantas e animais que estão sendo afetados inadvertidamente pelo uso de pesticidas contra outras espécies. Eles resumem:“São necessários mais estudos do microbioma hospedeiro de exposição multigeracional a compostos xenobióticos, especialmente à luz do aumento do risco de exposição a xenobióticos em humanos, plantas, animais, fungos, e bactérias em todo o mundo. ”

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