Spodoptera frugiperda revela ritmos biológicos distintos

Estudo de cientistas chineses analisou os ritmos circadianos de emergência dos adultos e a expressão de genes do relógio biológico de Spodoptera frugiperda. As observações revelam padrão de eclosão que ocorre principalmente ao anoitecer, com pequenas variações entre os sexos, principalmente sob escuridão constante.

A análise genética revelou diferenças discretas na expressão de cinco genes centrais do relógio molecular, sugerindo possíveis estratégias sexuais distintas associadas ao comportamento e à fisiologia da espécie.

Spodoptera frugiperda foi detectada pela primeira vez na China em 2018. A rápida expansão da população invasora resultou em linhagens geneticamente homogêneas, formadas por hibridizações entre variantes previamente isoladas. Essa característica facilita a investigação de comportamentos rítmicos em uma base genética uniforme, permitindo avaliar como mecanismos internos regulam a atividade em um novo ambiente.

Forma do estudo

Para conduzir o estudo, pesquisadores coletaram cerca de 400 pupas em lavouras de milho na província chinesa de Yunnan. Utilizando um sistema automatizado de câmeras infravermelhas, monitoraram a emergência dos adultos sob duas condições: uma com ciclo de luz e escuridão (14 horas de luz e 10 horas de escuro) e outra com escuridão constante.

Sob o ciclo claro-escuro, os adultos emergiram majoritariamente na primeira hora após o início da noite. Fêmeas concentraram 58% das emergências nesse intervalo. Nos machos, esse percentual caiu para 40%, com uma distribuição mais ampla ao longo do período escuro.

Quando submetidos à escuridão contínua, o pico de emergência se deslocou em aproximadamente uma hora e tornou-se mais gradual. A manutenção do ritmo por até três dias, mesmo sem estímulos externos, confirmou a atuação de um relógio biológico interno.

Maiores diferenças

As diferenças entre os sexos tornaram-se mais evidentes sob escuridão constante.

Em comparação direta, os machos mostraram padrões de emergência significativamente distintos das fêmeas, tanto na forma quanto no horário médio. As análises estatísticas indicaram que os machos mantiveram emergências mais dispersas e tardias.

Já as fêmeas completaram o ciclo mais rapidamente. O padrão sugere que o controle do ritmo de emergência pode envolver mecanismos sexuais específicos, ajustados à ausência de sinais ambientais.

Análise genética

A equipe também investigou a expressão de cinco genes associados ao relógio circadiano: cycle (cyc), clock (clk), timeless (tim), period (per) e cryptochrome 2 (cry2). Amostras de cabeças de adultos foram coletadas em intervalos regulares para análise de RNA.

Todos os genes estudados apresentaram oscilações ao longo de 24 horas. No entanto, os níveis médios de expressão foram consistentemente mais altos nos machos, sobretudo sob condições de luz e escuridão alternadas. No escuro, as diferenças entre os sexos persistiram, porém de forma mais limitada. As variações de fase e amplitude foram pequenas, indicando que os dois sexos compartilham uma estrutura básica comum no controle circadiano.

Os genes cyc, clk e per localizam-se no cromossomo Z da espécie. Como os machos possuem dois cromossomos Z e as fêmeas apenas um, a ausência de compensação de dose pode explicar os níveis mais altos de expressão nesses genes nos machos. A maior presença de clk e cyc pode ativar em cadeia os demais genes do relógio, elevando seus níveis também. Esse padrão pode resultar em pequenas alterações na temporização do comportamento, como o horário da emergência.

Embora as diferenças sejam sutis, podem contribuir para a separação temporal de comportamentos entre os sexos, reduzindo competição e favorecendo a divisão de nicho. A descoberta de tais diferenças em uma população invasora, sem histórico de isolamento temporal entre linhagens, levanta hipóteses sobre a origem desses mecanismos. Eles podem surgir como resposta adaptativa ao novo ambiente ou já existiam nas populações de origem.

Importância para o manejo

A pesquisa sugere que compreender o ritmo de atividade de S. frugiperda pode ser útil para estratégias de controle. Sabendo o momento em que os adultos emergem, ações como a liberação de inimigos naturais ou aplicação de defensivos podem ser realizadas com mais precisão.

O relógio biológico da espécie também parece estar envolvido na migração e na resposta à duração dos dias. Portanto, conhecer sua regulação é essencial para prever surtos e orientar o manejo em áreas agrícolas.

Os autores propõem que estudos futuros incluam outros comportamentos regulados pelo relógio, como voo e acasalamento, e incorporem condições ambientais mais próximas do campo. Também recomendam a inclusão de genes adicionais e a comparação com populações nativas para entender se as diferenças observadas surgiram durante a invasão ou já estavam presentes anteriormente.

Outras informações em doi.org/10.3390/insects16070705

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