Micróbios podem influenciar a diapausa de insetos

Microrganismos associados a insetos podem participar de processos ligados à diapausa, fase de dormência usada por muitas espécies para atravessar períodos de frio, seca, falta de água e escassez de alimento. Revisão científica reúne evidências sobre a ação da microbiota na nutrição, na proteção contra baixas temperaturas, na imunidade e no reaproveitamento de resíduos nitrogenados durante essa fase (DOI 10.1093/aesa/saag026).

A diapausa envolve interrupção do desenvolvimento e redução do metabolismo. Esse processo permite a sobrevivência em ambientes sazonais. Durante esse período, os insetos reduzem a alimentação e passam a usar reservas acumuladas antes da dormência. Lipídios, carboidratos e aminoácidos sustentam o metabolismo até a retomada do desenvolvimento.

Microrganismos associados

A revisão aponta a microbiota como possível componente desse ajuste fisiológico. Os microrganismos associados ao hospedeiro podem fornecer nutrientes, reciclar resíduos, modular respostas imunes e contribuir para a defesa contra patógenos. Os cientistas destacam, porém, lacunas importantes. Muitos estudos ainda descrevem mudanças taxonômicas. Poucos demonstram mecanismos diretos.

As comunidades microbianas dos insetos variam de endossimbiontes obrigatórios a microrganismos transitórios adquiridos no alimento ou no habitat. Essa diferença torna a diapausa um sistema complexo. Alguns insetos mantêm associações estáveis. Outros abrigam comunidades abertas, influenciadas pelo ambiente.

Redução na diversidade

Durante a diapausa, vários trabalhos relataram redução na diversidade ou na abundância bacteriana. Outros registraram enriquecimento de microrganismos capazes de persistir sob baixa oferta de nutrientes. Taxas de alimentação menores, metabolismo reduzido e alterações no sistema imune podem selecionar grupos adaptados ao lúmen intestinal com poucos recursos.

Em Nasonia vitripennis, vespa parasitoide, larvas em diapausa com microbiota apresentaram maiores níveis de glicerol. O composto atua como crioprotetor. Larvas sem microrganismos tiveram menor acúmulo de glicerol. A associação com Providencia rettgeri também elevou essa resposta ao frio. O estudo ainda não define se a bactéria produz o composto ou estimula sua síntese pelo hospedeiro.

Aminoácidos envolvidos

A revisão também cita aminoácidos, como prolina, entre os compostos envolvidos na tolerância ao frio. Em Parastrachia japonensis, percevejo japonês, tratamento antimicrobiano reduziu os estoques de aminoácidos durante a diapausa, com destaque para a prolina. Esse resultado indica participação microbiana na manutenção desses recursos durante o estresse térmico.

Outra função destacada envolve a reciclagem de nitrogênio. Durante a diapausa, a alimentação reduzida limita a entrada de nutrientes. A excreção também pode sofrer restrições. Nesse contexto, bactérias podem transformar ureia, ácido úrico e outros resíduos em formas nitrogenadas aproveitáveis pelo inseto.

Em Parastrachia japonensis, bactérias semelhantes a Erwinia expressam enzimas ligadas à degradação de ureia e ácido úrico. Essa atividade permite o reaproveitamento de nitrogênio durante a diapausa reprodutiva adulta. Os microrganismos ocupam criptas no intestino médio e passam para a prole por fezes maternas.

Microbiota e imunidade

A revisão também aborda interações entre microbiota e imunidade. Insetos em diapausa podem formar agregações, reduzir a alimentação e alterar investimentos imunes. Essas mudanças influenciam a exposição a parasitas e patógenos. Microrganismos associados podem contribuir para exclusão de patógenos, defesa antifúngica ou manutenção de uma comunidade intestinal estável.

Em abelhas solitárias do grupo Anthophora bomboides stanfordiana, comunidades microbianas mudaram ao longo da dormência. Os pesquisadores relataram presença de Streptomyces, Nocardioides e fungos do gênero Moniliella. Esses microrganismos foram associados a defesa antifúngica, tolerância ao frio e possível acúmulo de lipídios.

A revisão propõe mais estudos mecanísticos. Os cientistas defendem amostragens ao longo de toda a trajetória da diapausa, desde a indução até a recuperação. Também apontam a necessidade de experimentos com comunidades microbianas definidas, uso de antibióticos, transplantes de microbioma, análises multiômicas, metabolômica e rastreamento com isótopos estáveis.

Mudanças climáticas ampliam a importância desse tema. Alterações nos regimes de temperatura e eventos de congelamento e degelo podem afetar a duração da diapausa, a sobrevivência dos insetos e a estabilidade das comunidades microbianas. A revisão indica necessidade de integrar estudos de campo e laboratório para entender se microrganismos ajudam os hospedeiros a tolerar estresses ambientais ou se acrescentam novas limitações fisiológicas.