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Uma equipe de pesquisa internacional, incluindo cientistas do Instituto Max Planck de Ecologia Química em Jena, descobriu que as impressionantes asas laranja e preta das borboletas-monarca não apenas enviam a mensagem aos predadores de que essas borboletas são altamente tóxicas, mas também que o armazenamento de toxinas e o desenvolvimento das asas coloridas tem um custo para o corpo da borboleta. A equipe criou lagartas monarcas em suas plantas alimentícias de serralha que tinham diferentes níveis de toxinas. Monarcas que ingeriram altos níveis de toxinas de suas plantas alimentícias como lagartas, experimentaram altos níveis de dano oxidativo após armazenar essas toxinas em seus corpos e eram menos visíveis em sua coloração. O estudo demonstrou experimentalmente que o armazenamento de toxinas é custoso para insetos altamente especializados em suas plantas alimentícias.
Borboletas monarcas (Danaus plexippus) alimentam-se de asclépias do gênero Asclepias quando são lagartas, armazenando os venenos do coração de cardenolídeos das plantas em seus corpos para sua própria defesa. A combinação das toxinas com as impressionantes asas laranja e pretas do monarca é chamada de aposematismo (derivado dos termos gregos apo = afastado e sema = sinal). Hannah Rowland, chefe do Max Planck Research Group on Predators and Toxic Prey no Max Planck Institute for Chemical Ecology, explica: “o aposematismo funciona porque os predadores aprendem que é melhor evitar presas atraentes. Os predadores aprendem mais rápido quando o sinal visual é sempre o mesmo Laranja brilhante significa “‘não me coma’. Mas outros cientistas e eu descobrimos repetidamente que animais aposemáticos podem ter vários graus de força de sinal de alerta, e nos perguntamos o que dizer de laranja pálido ou laranja escuro? O que isso significa e o que causa a diferença?”
Rowland, juntamente com seu colega Jonathan Blount, da Universidade de Exeter, juntamente com sua equipe internacional de cientistas, testaram se o armazenamento das toxinas da planta é caro para a condição corporal da borboleta. Especificamente, se o armazenamento de toxinas causa estresse oxidativo, que ocorre quando os níveis de antioxidantes são baixos. Como os antioxidantes podem ser usados para fazer pigmentos coloridos, eles testaram se a quantidade de toxinas no monarca está relacionada à sua conspicuidade e ao seu estado oxidativo.
Os pesquisadores criaram lagartas-monarca em quatro diferentes serralharias do gênero Asclepias que têm diferentes níveis de toxina. Com isso, eles conseguiram manipular a quantidade de toxinas ingeridas para posteriormente medir as concentrações de cardenolídeos, determinar o estado oxidativo e comparar a coloração das asas resultante.
“As borboletas monarcas que sequestraram concentrações mais altas de cardenolídeos experimentaram níveis mais altos de dano oxidativo do que aquelas que sequestraram concentrações mais baixas. Nossos resultados estão entre os primeiros a mostrar um mecanismo fisiológico potencial de dano oxidativo como custo de sequestro para esses insetos”, diz Hannah Rowland . Os cientistas também descobriram que a cor das asas dos monarcas machos dependia de quantos cardenolídeos eles sequestravam e quanto dano oxidativo isso havia causado. com o menor dano oxidativo foram os mais tóxicos e de cor intensa.
Toxinas vegetais são caras até mesmo para herbívoros especializados
“É sabedoria convencional que os especialistas são menos afetados pelas defesas das plantas do que os generalistas, mas nosso estudo fornece evidências convincentes de que o sequestro de cardenolídeos é fisiologicamente caro”, diz Hannah Rowland. “As borboletas-monarca também são frequentemente consideradas um dos principais exemplos de animais aposemáticos, e nosso experimento mostra que a visibilidade de seus sinais de alerta depende, até certo ponto, de quanto dos cardenolídeos eles sequestram e de quanto isso custa para eles. Juntos, isso aponta para o fato de que os herbívoros especializados devem equilibrar os benefícios dos compostos tóxicos das plantas como defesa contra seus inimigos com o fardo que esses mesmos compostos impõem.” Rowland planeja investigar ainda mais o papel dos predadores nas interações planta-herbívoro-predador. Em particular, ela está interessada em investigar se os predadores influenciam a evolução dos cardenolídeos.
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