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Enquanto as populações de polinizadores de muitas espécies caíram em todo o mundo, uma espécie de abelha está explodindo o mapa com sua rápida expansão populacional. A chave para o sucesso deste inseto? Sua paixão por abóboras, abobrinhas e outras abóboras e o aumento maciço no cultivo dessas culturas na América do Norte nos últimos 1.000 anos.
Um novo estudo, publicado em 3 de abril na Anais da Academia Nacional de Ciências, liderado pela Penn State descobriu que a abelha abóbora (Eucera pruinosa) evoluiu em resposta à intensificação da agricultura – ou seja, abóboras do gênero Curcurbita. A pesquisa é a primeira a demonstrar o papel da agricultura como uma força evolutiva atuando sobre um inseto polinizador selvagem e pode ter implicações para a segurança alimentar.
“Quando pensamos em insetos se beneficiando e se adaptando à agricultura generalizada, tendemos a pensar em pragas como certos tipos de mariposas, moscas e besouros”, disse Margarita López-Uribe, Lorenzo L. Langstroth Professora de Início de Carreira e Professora Associada de Entomologia . “Mas o impacto da intensificação agrícola na evolução dos polinizadores benéficos é mal compreendido. Descobrimos que a agricultura facilitou o aumento do tamanho da população desta abelha de abóbora, e este pode ser o caso de outros insetos polinizadores também.”
López-Uribe observou que o estudo é o primeiro a identificar processos adaptativos de um inseto polinizador em resposta a práticas agrícolas humanas. Este estudo demonstra que a agricultura humana na América do Norte teve um impacto profundo na história evolutiva de um inseto que é um polinizador essencial das plantações de abóbora, disse ela.
“A polinização é um processo tão importante que afeta grande parte dos alimentos que comemos. Compreender como os humanos têm e continuam a impactar esse processo e os polinizadores – por meio da agricultura, urbanização e de outras maneiras – é fundamental para garantir a manutenção da segurança alimentar, ” disse Sam Scheiner, diretor de programa da US National Science Foundation, que financiou parcialmente o trabalho. “Esta pesquisa destaca como a domesticação de plantas pode ter efeitos indiretos importantes nos organismos que polinizam essas plantas”.
Historicamente, a fonte primária de pólen da abelha abóbora (Eucera pruinosa) era a cabaça de búfalo selvagem (Curcurbita foetidissima), uma abóbora do tamanho de uma bola de beisebol que crescia nos desertos do México e no sudoeste dos Estados Unidos. Como uma das “Três Irmãs”, que inclui milho e feijão, a abóbora era uma importante cultura dos povos indígenas nas Américas e, há cerca de 5.000 anos, os povos indígenas das florestas orientais começaram a domesticar um parente de C. foetidissima, chamado C. pepo. O cultivo generalizado das colheitas resultantes – que incluíam abóboras, abobrinhas e cabaças – começou mais tarde, cerca de 3.000 anos atrás, e foi intensificado há cerca de 1.000 anos com a introdução do milho nos sistemas agrícolas da América do Norte.
“Ao plantar abóbora em toda a América do Norte, os humanos criaram um habitat para as abelhas e isso permitiu que sua população explodisse”, disse López-Uribe. “Hoje, a abóbora ocorre em todos os Estados Unidos e sudeste do Canadá – muito além do alcance de sua fonte original de alimento.”
Para investigar a evolução da abelha E. pruinosa em resposta à intensificação da agricultura Curcurbita, a equipe sequenciou o genoma da abelha, examinou sua estrutura genética – ou a quantidade e distribuição da diversidade genética dentro e entre as várias populações de abelhas – e procurou por assinaturas de adaptação. Diminuições na diversidade genética, explicou López-Uribe, podem indicar ‘varreduras seletivas’ – ou o processo pelo qual novas mutações benéficas aumentam em frequência e se tornam fixas.
Em seguida, a equipe desenvolveu um novo algoritmo para estimar a migração da abelha e o tamanho efetivo da população – ou tamanho da população reprodutiva – entre as populações.
Os pesquisadores descobriram que a transição das abelhas de plantas hospedeiras selvagens em desertos para habitats agrícolas temperados foi associada a varreduras seletivas, resultando em reduções substanciais na diversidade genética em algumas partes do genoma.
“Quase 20% do genoma da abelha parece estar ligado a essas varreduras”, disse López-Uribe.
Particularmente ligadas a essas varreduras seletivas estavam as mudanças nos genes associados à quimiosensação – ou a tradução de sinais químicos do ambiente em sinais neurológicos que podem ser interpretados por um organismo. No caso da abóbora, a quimiosensação refere-se à sua capacidade de interpretar os compostos de odor produzidos pelas flores.
“As plantas Curcurbita domesticadas produzem misturas florais que são mais simples do que as da planta Curcurbita selvagem”, disse López-Uribe. “É provável que E. pruinosa tenha se adaptado a um novo ambiente sensorial em habitats agrícolas, o que lhe permitiu expandir seu alcance e aumentar significativamente o tamanho de sua população.”
Outros autores do artigo incluem Nathaniel Pope, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Oregon; Avehi Singh, estudante de pós-graduação em ecologia, Penn State; Karen Kapheim, professora associada de biologia, Utah State University; e Anna Childers, bióloga computacional, e Jay Evans, entomologista de pesquisa, Bee Research Laboratory, USDA.
Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA, pelo Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos EUA, pelo Serviço de Pesquisa Agrícola do Departamento de Agricultura dos EUA e pela Dovetail Genomics.
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