Defesas antitóxicas na guerra biológica: cobras-de-terra-reais e rãs *Ameerega trivittata*

As 10 cobras depararam-se com um dilema difícil.

Capturadas na Amazónia colombiana, tinham passado vários dias sem comer em cativeiro quando lhes ofereceram uma presa pouco apetecível: rãs-dardo venenosas de três listas, Ameerega trivittata.

A pele destas rãs está carregada de toxinas letais - como histrionicotoxinas, pumiliotoxinas e decahidroquinolinas - que interferem com proteínas celulares essenciais.

Defesas antitóxicas em ação: cobras-de-terra-reais e rãs Ameerega trivittata

Perante esse menu, seis cobras-de-terra-reais (Erythrolamprus reginae) optaram por manter-se em jejum. As outras quatro, mais arrojadas, avançaram para atacar.

Mas, antes de engolirem a refeição, arrastaram as rãs pelo chão - um comportamento semelhante ao de certas aves que esfregam as presas para retirar toxinas, observaram a bióloga Valeria Ramírez Castañeda, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, e os seus colegas, responsáveis pela experiência.

Três das quatro cobras sobreviveram ao repasto - o que sugere que os seus organismos conseguiram lidar com as toxinas que ainda permaneciam.

Há centenas de milhões de anos que os seres vivos recorrem a moléculas mortíferas para se matarem uns aos outros. Primeiro, surgiram microrganismos que usavam esses químicos para eliminar competidores ou atacar células hospedeiras durante a invasão; mais tarde, animais passaram a utilizá-los para abater presas ou afastar predadores, e as plantas para se defenderem de herbívoros.

Em resposta, muitos animais evoluíram mecanismos para resistir a essas toxinas - e, por vezes, até as acumulam para as usar contra adversários.

Os cientistas começam agora a desvendar estas defesas antitóxicas engenhosas e esperam, com isso, identificar melhores tratamentos para intoxicações em pessoas.

De forma mais fundamental, estão também a perceber como esta força, discreta mas constante, tem ajudado a moldar comunidades biológicas, afirma a bióloga evolutiva Rebecca Tarvin, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, que co-supervisionou a experiência com as cobras e escreveu sobre estas estratégias na Revisão Anual de Ecologia, Evolução e Sistemática de 2023.

"Bastam miligramas de um único composto, e isso pode alterar todas as interações num ecossistema", diz Tarvin.

Guerra biológica

As espécies tornam-se tóxicas de várias maneiras. Algumas produzem as toxinas por conta própria: os sapos bufónidos, por exemplo, fabricam moléculas chamadas glicosídeos cardíacos, que bloqueiam uma proteína conhecida como bomba de sódio-potássio, impedindo-a de mover iões para dentro e fora das células. Esse transporte é crucial para manter o volume celular, contrair músculos e transmitir impulsos nervosos.

Outros animais albergam bactérias produtoras de toxinas no corpo - como acontece com o peixe-balão, cuja carne com tetrodotoxina pode ser fatal se ingerida.

Muitos outros obtêm toxinas através da alimentação - como as rãs venenosas, que devoram insetos e ácaros com compostos tóxicos; entre elas está a espécie servida às cobras-de-terra.

À medida que alguns animais evoluíram para se tornarem tóxicos, também reajustaram o próprio organismo para não se envenenarem. O mesmo tipo de transformação ocorreu em criaturas que eles consomem - ou que os consomem a eles.

Resistência molecular e os seus custos

A adaptação mais bem estudada envolve alterações nas proteínas que, em condições normais, seriam desativadas pelas toxinas, tornando-as resistentes. Por exemplo, insetos que crescem e se alimentam de plantas de serralha ricas em glicosídeos evoluíram bombas de sódio-potássio às quais o glicosídeo já não se consegue ligar.

Mas mexer numa molécula vital pode trazer problemas, explica a bióloga molecular Susanne Dobler, da Universidade de Hamburgo, na Alemanha. Nos seus estudos com o grande percevejo-da-serralha, que se alimenta de sementes de serralha, verificou que quanto mais resistente a bomba se torna aos glicosídeos, menos eficiente passa a ser. E isso é especialmente grave em células nervosas, onde a bomba é determinante.

Este inseto parece ter encontrado uma solução. Num estudo de 2023, Dobler e colegas analisaram a resistência a toxinas em três versões da bomba produzidas pelo animal.

Concluíram que a versão mais funcional - no cérebro - é também a mais sensível às toxinas. Para Dobler, o percevejo-da-serralha terá, portanto, desenvolvido outras formas de proteger o cérebro dos glicosídeos.

Dobler suspeita do envolvimento de proteínas chamadas transportadores ABCB: situadas nas membranas celulares, expulsam resíduos e outros produtos indesejados para fora das células. A investigadora encontrou evidências de que certas mariposas-esfinge usam transportadores ABCB posicionados junto dos tecidos nervosos para empurrar glicosídeos cardíacos para fora das células. É possível que o percevejo esteja a fazer algo semelhante.

Ela está também a testar a hipótese de que muitos insetos possuem transportadores ABCB nas membranas do intestino, impedindo logo à partida que substâncias tóxicas entrem no organismo.

Isto poderia explicar por que motivo o vistoso escaravelho-vermelho da cebola, que se alimenta de lírio-do-vale rico em glicosídeos, parece não ser afetado: limita-se a excretar as toxinas. As fezes resultantes têm ainda a vantagem de afastar formigas predadoras, relatou Dobler em 2023.

No caso das cobras-de-terra-reais, tudo indica que o fígado é determinante. A partir de experiências em cultura celular, a equipa de Tarvin tem indícios de que algo presente no extrato de fígado destas cobras protege contra toxinas das rãs-dardo venenosas de três listas.

O grupo levanta a hipótese de que as cobras possuam enzimas capazes de transformar as substâncias mortíferas em formas não tóxicas - tal como o corpo humano faz com o álcool e a nicotina. O fígado das cobras poderá também conter proteínas que se ligam às toxinas e as impedem de se fixar nos seus alvos, neutralizando-as como se fossem esponjas.

Os cientistas já identificaram este tipo de proteínas "esponja de toxinas" no sangue de algumas rãs venenosas, o que lhes permite resistir à saxitoxina letal e a toxinas alcaloides obtidas através da dieta.

Os esquilos-terrestres da Califórnia parecem recorrer a uma estratégia semelhante para se defenderem do veneno de cascavel - um cocktail de dezenas de toxinas que destrói as paredes dos vasos sanguíneos, impede a coagulação e muito mais. O sangue do esquilo-terrestre contém proteínas que bloqueiam algumas dessas toxinas - de modo semelhante às proteínas que as próprias cascavéis usam como proteção caso o veneno escape das glândulas especializadas.

A composição do veneno varia entre populações de cobras e o biólogo evolutivo Matthew Holding, da Universidade do Michigan, encontrou evidências de que a mistura antiveneno dos esquilos-terrestres é ajustada às serpentes locais.

Evitar as toxinas: a primeira barreira

Ainda assim, estas defesas não são infalíveis. As cascavéis estão continuamente a evoluir novos venenos para ultrapassar a proteção dos esquilos, diz Holding, e até uma cascavel morrerá se receber uma dose suficiente do seu próprio veneno.

Por isso, mesmo animais resistentes tendem a tentar evitar toxinas como primeiro passo de defesa. É o que ajuda a explicar o comportamento de arrastar observado nas cobras-de-terra, bem como a prática de algumas tartarugas que consomem apenas a pele do ventre e as vísceras de tritões tóxicos, evitando a pele dorsal, que é mortífera.

Até insetos como as lagartas de borboleta-monarca, resistentes a glicosídeos cardíacos, fazem incisões nas nervuras das plantas de serralha para drenar o fluido tóxico antes de começarem a comer.

Apropriar-se das toxinas

Muitos animais também encontram formas de armazenar, em segurança, químicos tóxicos que consomem e de os usar em seu benefício. O escaravelho iridescente da dogbânia, por exemplo, obtém glicosídeos cardíacos das plantas hospedeiras e depois - provavelmente com a ajuda de transportadores ABCB - desloca-os para as costas como mecanismo de autodefesa.

"Quando, de alguma forma, irritamos estes escaravelhos, vemos pequenas gotículas aparecerem nos élitros, na superfície dorsal", diz Dobler.

Ao apropriarem-se assim de venenos, alguns insetos tornam-se dependentes das plantas hospedeiras para sobreviver. A relação entre a borboleta-monarca e a serralha é um exemplo marcante - e também um bom exemplo de como estas ligações entrelaçadas podem ter um alcance inesperadamente longo.

Num estudo de 2021, o biólogo evolutivo e geneticista Noah Whiteman, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, e um colega identificaram quatro animais que evoluíram tolerância a glicosídeos cardíacos, o que lhes permite alimentar-se de monarcas. Um deles é o grosbeak-de-cabeça-preta, uma ave que se delicia com monarcas nas florestas de abetos de montanha no México, onde as borboletas voam para passar o inverno.

Pense nisto, diz Whiteman: uma toxina montada numa planta de serralha numa pradaria de Ontário ajudou a moldar a biologia de uma ave, permitindo-lhe comer em segurança numa floresta a milhares de quilómetros de distância.

"É simplesmente incrível", afirma - "a viagem percorrida por esta pequena molécula e a influência que ela tem na evolução".

Este artigo foi publicado originalmente na revista Knowable, uma publicação sem fins lucrativos dedicada a tornar o conhecimento científico acessível a todos. Subscreva o boletim informativo da revista Knowable.

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