Uma história de amor-ódio entre o tomateiro e os seus ácaros vale dois milhões de euros

Dois ácaros tentam conquistar a planta do tomate, mas não é fácil. O tomateiro quer dar frutos e combater os ácaros usando as suas defesas. Agora a bióloga Sara Magalhães ganhou uma bolsa europeia para observar melhor esta relação.

A investigadora vai estudar duas espécies de ácaros-aranha
A investigadora vai estudar duas espécies de ácaros-aranha Jacques Denoyelle
O <i>Tetranychus urticae</i> visto ao microscópio electrónico
O Tetranychus urticae visto ao microscópio electrónico Stephane Rombauts e Wannes Dermauw/Universidade de Gante (Bélgica)
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Para se ver bem esta história, é preciso usar uma lupa. Afinal, dois dos seus protagonistas são ácaros-aranha, que não ultrapassam um milímetro de comprimento. Em busca de comida, estes ácaros invadem plantas e é aqui que entra a terceira personagem: o tomateiro. Os ácaros só querem sobreviver e gostam da planta do tomate. Mas a sua invasão pode deixar o tomateiro em muito mau estado, não permitindo que dê o tão desejado fruto. Toda esta história provoca milhões de euros de prejuízo na agricultura em todo o mundo.

Por isso, a bióloga Sara Magalhães, do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (Ce3C), da Faculdade de Ciências de Lisboa, quer perceber o papel da competição na evolução dos organismos envolvidos nesta história. E, para tal, ganhou uma bolsa do Conselho Europeu de Investigação (ERC, na sigla em inglês), no valor de dois milhões de euros. Esta é também a primeira vez que uma bolsa de consolidação do ERC vem para Portugal na área da ecologia e evolução, segundo um comunicado de imprensa do Ce3C.

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Tomateiro Hans-Simon Holtzbecker

Bem verdinhos, antes de atacados, os tomateiros são das plantas mais cultivadas em todo o mundo. Contudo, ao longo do seu crescimento e até originarem o tomate, têm de enfrentar vários obstáculos. Um deles chama-se “ácaros”. Para sermos mais exactos, são duas espécies de ácaros-aranha, o Tetranychus urticae e o Tetranychus ludeni, que são herbívoros. Os ácaros-aranha têm a particularidade de produzir uma teia – daí o seu nome. Mas a teia, que nada tem a ver com a das aranhas, é usada para protecção, como barreira contra intempéries e predadores. É o seu nicho.

Como parasitas da planta do tomate, têm um amor especial e vão competir entre si pela comida no tomateiro. Surge então um jogo de sedução de cada um dos ácaros com o tomateiro. Só que alteram as defesas do tomateiro de formas opostas.

O Tetranychus urticae desperta as defesas da planta do tomate quando se está a alimentar-se, o que reduz a sua própria acção. Já o Tetranychus ludeni silencia as defesas do tomateiro – ou seja, em vez de a planta do tomate aumentar as suas defesas, elas diminuem, tornando a alimentação do ácaro mais fácil. Mas esta acção do Tetranychus ludeni não o beneficia apenas a si, acaba também por dar uma vantagem ao seu concorrente, o Tetranychus urticae, e facilita-lhe a alimentação.

Mas ninguém pense que a planta do tomate não reage aos ataques dos dois ácaros. O tomateiro activa o seu sistema imunitário para se defender. Como é que o faz? “Com uma cascada de genes chamada ‘jasmonato’”, responde-nos Sara Magalhães. Estes genes originam a produção de inibidores de protéases (enzimas que decompõem as proteínas), que impedem uma boa digestão dos ácaros. “Assim, os ácaros não se alimentam bem, morrem mais cedo, têm menos filhos e, portanto, as populações crescem menos”, explica a investigadora. No final de contas, o tomateiro também quer sobreviver, por isso dificulta a vida aos ácaros.

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Os ácaros-aranha, Tetranychus urticae (nesta foto), procuram alimento na planta do tomate Jacques Denoyelle

É toda esta relação que levou Sara Magalhães a concorrer a uma bolsa do ERC, grande entidade de financiamento da ciência na Europa.

Em princípio, em Maio de 2017 começará a desenvolver um conjunto de experiências que utilizam as duas espécies de ácaros e tomateiros, inserido no projecto Compcon – Competição para construção do nicho. Sara Magalhães irá trabalhar com o seu grupo em colaboração com investigadores da Universidade de Montpellier, em França.

A principal questão da equipa será: “Como é que a competição entre organismos molda a evolução das espécies?” Esta não é uma pergunta nova. Charles Darwin já tinha tentado responder-lhe e deixou algumas pistas aos biólogos que o sucederam. Para Darwin, os organismos que se adaptam melhor ao meio têm maiores possibilidades de sobrevivência e de reprodução. Há assim uma competição pela sobrevivência, que resulta no que Darwin chamou “selecção natural”.

Passados 150 anos, a questão contínua em aberto. Sara Magalhães decidiu centrar-se nos ácaros. “São avançadíssimos”, diz-nos, explicando que um terço do corpo dos ácaros é constituído pelo cérebro e que se reproduzem a um ritmo aceleradíssimo.

Este bichinho pode alojar-se em mais de 1100 espécies de plantas diferentes e ser uma praga para muitas culturas agrícolas, como morangos, pepinos, pimentos, milho ou soja. Agricultores de todo o mundo tentam resolver o problema recorrendo a pesticidas. Calcula-se que se gastem cerca de mil milhões de euros em pesticidas no combate aos ácaros todos os anos. Não tendo presentes os números dos prejuízos em Portugal, Sara Magalhães sabe, no entanto, que estas pragas são um problema. Se o seu estudo contribuirá um dia para se usarem menos pesticidas, ainda não sabe. A sua investigação é outra, é a um nível mais básico: “Como é que este sistema funciona e como podemos combater os ácaros?”

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Antes e depois da planta do tomate ser atacada por ácaros Richard Clark/ Universidade de Utah

Para isso, no estudo vão ser usados dois “tipos” de tomateiros: um tomateiro normal, em que as defesas são afectadas pela presença dos ácaros e o sistema imunitário da planta combate-os; e um tomateiro mutante, em que as suas defesas não são atingidas pelos ácaros, não havendo desenvolvimento do nicho.

“Poderemos desmontar o efeito de diferentes factores da competição no processo evolutivo dos ácaros”, explica a investigadora no comunicado. “Ao estudarmos as duas espécies ao longo de várias gerações, vamos perceber como se moldam as espécies”, diz-nos ainda.

FCT chumbou projecto 11 vezes

Nos cinco anos em que a cientista e a sua equipa irão desenvolver o estudo, far-se-á sobretudo uma investigação dita “fundamental”. Não quer isto dizer que a investigação não dará frutos na prática. Sara Magalhães dá o exemplo da acumulação de metais no solo. “A planta do tomate pode diminuir a acumulação de metais e isso é importante do ponto de vista económico”, explica-nos. Se os ácaros a põem doente, essa capacidade fica comprometida.

O júri do ERC considerou o projecto “inovador”, diz-nos Sara Magalhães. O processo de selecção é muito exigente. Na primeira fase, apenas uma pequena parte dos projectos apresentados são admitidos. A seguir, há uma apresentação e uma entrevista. Depois, é a decisão. “Será que este estudo vai contribuir para o avanço da ciência? O júri achou que sim.”

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A investigadora tem 43 anos DR

Mas nem sempre esta investigação foi vista com os mesmos olhos por outras entidades. Desde 2009 que a investigadora candidatava o projecto a financiamento da Fundação para a Ciência e para a Tecnologia (FCT), tutelada pelo Ministério da Ciência. Mas nunca lhe foi atribuído.

“Com o ERC recebo de uma vez os 11 projectos que a FCT me negou – mas num só”, conta Sara Magalhães. “Ao longo das candidaturas, deram-me vários tipos de justificação, desde que não tinha interesse ou que não havia dinheiro.”

Mas a história de Sara Magalhães, de 43 anos, com os ácaros não começa com a atribuição desta bolsa. O seu doutoramento, na Universidade de Amesterdão (Holanda), já havia sido sobre como as plantas onde vivem artrópodes (como os ácaros) se adaptavam ao risco da predação. Também em 2011, a bióloga integrou a equipa de 55 cientistas de dez países que descodificaram o genoma do ácaro-aranha (o Tetranychus urticae). No trabalho, publicado na revista Nature, desvendava-se por que é que estes ácaros são uma praga agrícola.

Os ácaros-aranha têm cerca de 18 mil genes bastante concentrados e cerca de 15 mil estão activos para desenvolver proteínas. Ao que tudo indica, o ácaro-aranha tem dois grupos de genes originários de bactérias e fungos, que também existem em afídeos, insectos que se alimentam da seiva das plantas e são uma dor de cabeça para agricultores. Além disso, têm mais genes importantes para a digestão e degradação de toxinas produzidas pelas plantas, uma vez que os ácaros comem uma grande variedade de plantas.

Na altura, Sara Magalhães dizia à agência Lusa sobre a descodificação do genoma: “Uma das grandes questões é como é que um só ácaro consegue vencer as defesas de plantas tão diferentes. Se conseguirmos saber como faz isso, conseguiremos eventualmente no futuro silenciar esses genes e fazer com que se torne mais susceptível a essas defesas.” A questão surge novamente, agora centrada apenas no tomateiro.

Se a relação de Sara Magalhães com os ácaros-aranha já é duradoura, ninguém pense que é pacífica. A bióloga é alérgica aos ácaros e o problema tem piorado ao longo da sua investigação. Terá Sara Magalhães também uma relação de amor-ódio com os ácaros tal e qual como o tomateiro?

“Exactamente! É uma desgraça”, responde-nos a rir. E se a sua história com os ácaros existe, não é por puro amor a estes artrópodes minúsculos, para alguns de nós podem ter um ar repugnante. “Tudo aconteceu porque tenho interesse em trabalhar com a interacção das espécies. Com os ácaros consigo ter um ecossistema no meu laboratório.”

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Com os ácaros, Tetranychus urticae (nesta foto), Sara Magalhães consegue ter um ecossistema no seu laboratório Jacques Denoyelle

Ao longo da sua investigação sobre os ácaros, Sara Magalhães tem vindo a desmistificar o preconceito relativamente a estes bichinhos que nos causam alergia, estando no pó ou nos colchões, e que alguns deles podem destruir certas plantas. “Os ácaros são muito diferentes. Há uns muito bonitos e que fazem coisas maravilhosas”, refere. Por exemplo, os ácaros predadores comem os ácaros herbívoros, permitindo que a sua população se desenvolva e o fruto desabroche. “Depois, há outros que fazem coisas maquiavélicas, como a manipulação ao tomateiro”, explica.

Entre o maravilhoso e o maquiavélico, em cinco anos Sara Magalhães vai tentar responder à questão científica com que Darwin andou às voltas e dar um desfecho a esta história de amor-ódio entre o tomateiro, os seus ácaros e uma investigadora que os estuda.