Como *Erythrolamprus reginae* enfrenta as toxinas de *Ameerega trivittata*

Um teste com Erythrolamprus reginae e rãs-dardo venenosas

Dez cobras-do-chão-reais enfrentaram uma situação nada favorável. Capturadas na Amazónia colombiana, elas tinham passado vários dias em cativeiro sem comer e, então, receberam uma presa especialmente pouco apetecível: rãs-dardo venenosas de três listras, Ameerega trivittata.

A pele dessas rãs carrega toxinas letais - entre elas histrionicotoxinas, pumiliotoxinas e decahidroquinolinas - que interferem em proteínas celulares essenciais.

Seis das cobras (Erythrolamprus reginae) optaram por não comer. As outras quatro, porém, avançaram decididas para o ataque.

Antes de engolirem a presa, no entanto, elas arrastaram as rãs pelo chão - um comportamento semelhante ao de algumas aves que esfregam toxinas para as retirar da presa, como observaram a bióloga Valeria Ramírez Castañeda, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, e os seus colegas, responsáveis pelo experimento.

Três das quatro cobras sobreviveram à refeição - um indício de que o organismo delas consegue lidar com as toxinas que permaneceram.

Seres vivos usam moléculas mortais para se matar há centenas de milhões de anos. Primeiro, microrganismos recorreram a esses químicos para eliminar competidores ou atacar células hospedeiras durante infeções; mais tarde, animais passaram a usar toxinas para abater presas ou afastar predadores, e plantas para se defender de herbívoros.

Como resposta, muitos animais evoluíram estratégias para sobreviver a esses venenos. Em alguns casos, chegam até a armazená-los e reaproveitá-los contra adversários.

Aos poucos, cientistas começam a desvendar essas defesas antitóxicas engenhosas e, com isso, esperam encontrar tratamentos melhores para intoxicações em pessoas.

Num plano ainda mais básico, eles também estão a aprender sobre uma força que, discretamente, ajudou a moldar comunidades biológicas, diz a bióloga evolutiva Rebecca Tarvin, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, que ajudou a supervisionar o experimento com as cobras e descreveu estratégias desse tipo na Revisão Anual de Ecologia, Evolução e Sistemática de 2023.

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

Guerra biológica

Como as espécies se tornam tóxicas

As espécies podem tornar-se tóxicas por vários caminhos. Algumas produzem os próprios venenos: sapos bufónidos, por exemplo, fabricam moléculas chamadas glicosídeos cardíacos, que bloqueiam uma proteína conhecida como bomba de sódio-potássio, impedindo-a de transportar iões para dentro e para fora das células. Esse transporte é crucial para manter o volume celular, contrair músculos e transmitir impulsos nervosos.

Há animais que, em vez de produzir toxinas, hospedam bactérias produtoras desses compostos. É o caso do baiacu: a carne com tetrodotoxina pode ser fatal para quem a ingere.

Muitos outros obtêm toxinas por meio da alimentação - como as rãs venenosas, que comem insetos e ácaros contendo esses químicos; entre elas está justamente a espécie oferecida às cobras-do-chão.

À medida que alguns animais evoluíram para serem tóxicos, precisaram também “reconfigurar” o próprio corpo para não se envenenar. E algo parecido aconteceu com as criaturas que eles comem - ou com as que os comem.

Proteínas resistentes (e os custos dessa mudança)

A adaptação mais bem estudada envolve alterar as proteínas que as toxinas normalmente desativam, tornando-as resistentes. Um exemplo: insetos que crescem e se alimentam de asclépias ricas em glicosídeos desenvolveram bombas de sódio-potássio nas quais o glicosídeo já não consegue ligar-se.

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 percevejo-grande-da-asclépia, que se alimenta de sementes de asclépia, ela observou que, quanto mais resistente aos glicosídeos a bomba se torna, menos eficiente ela fica. E isso é especialmente grave em neurónios, onde a bomba é particularmente indispensável.

Parece que o percevejo encontrou uma forma de contornar o dilema. Num estudo de 2023, Dobler e colegas analisaram a resistência a toxinas em três versões da bomba produzidas pelo animal.

Eles descobriram que a versão mais funcional, presente no cérebro, também é a mais sensível às toxinas. Para Dobler, isso sugere que o percevejo deve ter evoluído outros mecanismos para proteger o cérebro contra glicosídeos.

Dobler suspeita do envolvimento de proteínas chamadas transportadores ABCB: elas ficam nas membranas celulares e expulsam resíduos e outros compostos indesejados para fora da célula. Ela constatou que certas mariposas-esfinge usam transportadores ABCB localizados em torno do tecido nervoso para retirar glicosídeos cardíacos das células. É possível que o percevejo faça algo parecido.

A investigadora também testa a hipótese de que muitos insetos tenham transportadores ABCB nas membranas do intestino, impedindo que substâncias tóxicas cheguem a entrar no organismo.

Isso poderia explicar por que o besouro-da-cebola-vermelho-vivo, que se alimenta de lírio-do-vale rico em glicosídeos, parece não sofrer com as toxinas e simplesmente as excreta. As fezes resultantes ainda oferecem uma vantagem adicional: repelem formigas predadoras, como Dobler relatou em 2023.

“Esponjas” de toxina e o papel do fígado

No caso das cobras-do-chão-reais, o fígado parece ter um papel central. A partir de experiências com cultura de células, a equipa de Tarvin obteve evidências de que algo num extrato de fígado de cobra protege contra toxinas das rãs-dardo venenosas de três listras.

A hipótese do grupo é que as cobras tenham enzimas capazes de converter substâncias letais em formas não tóxicas - de modo semelhante ao que o corpo humano faz com álcool e nicotina. Além disso, o fígado das cobras pode conter proteínas que se ligam às toxinas e as impedem de se fixar nos seus alvos - como esponjas que as “absorvem”.

Cientistas já identificaram esse tipo de proteína “esponja de toxina” no sangue de algumas rãs venenosas, o que lhes permite resistir à saxitoxina mortal e a toxinas alcaloides obtidas na dieta.

Esquilos-terrestres da Califórnia parecem recorrer a um truque semelhante para se defender do veneno de cascavéis - uma mistura de dezenas de toxinas que, entre outros efeitos, destrói paredes de vasos sanguíneos e impede a coagulação. O sangue desses esquilos contém proteínas que bloqueiam parte dessas toxinas - tal como as próprias cascavéis têm proteínas protetoras, caso o veneno escape das glândulas especializadas onde é armazenado.

A composição do veneno varia entre populações de cobras e o biólogo evolutivo Matthew Holding, da Universidade de Michigan, encontrou indícios de que o “coquetel” antiveneno dos esquilos-terrestres é ajustado para corresponder às cobras locais.

Mesmo assim, essas proteções não são infalíveis. Segundo Holding, as cascavéis estão constantemente a evoluir venenos novos para superar as defesas dos esquilos; e até uma cascavel pode morrer se receber uma dose suficientemente grande do próprio veneno.

Por isso, mesmo animais resistentes tendem a adotar uma primeira linha de defesa simples: evitar o máximo possível o contacto com toxinas. Daí o comportamento de arrastar a presa observado nas cobras-do-chão e o hábito de algumas tartarugas consumirem apenas a pele da barriga e as vísceras de tritões tóxicos, deixando de lado a pele dorsal, que é a parte mais letal.

Até insetos como as lagartas da borboleta-monarca, que toleram glicosídeos cardíacos, fazem cortes nas nervuras das asclépias para drenar o fluido tóxico antes de se alimentarem.

Apropriação de toxinas

Muitos animais também conseguem armazenar com segurança os compostos tóxicos que ingerem e usá-los em benefício próprio. O besouro-iridescente-da-apocynácea, por exemplo, obtém glicosídeos cardíacos das plantas hospedeiras e depois - provavelmente com a ajuda de transportadores ABCB - transporta essas moléculas para o dorso, como mecanismo de defesa.

"Quando você de alguma forma irrita esses besouros, dá para ver pequenas gotículas aparecerem nas élitras, a superfície dorsal", diz Dobler.

Esse tipo de apropriação pode fazer com que alguns insetos se tornem dependentes das plantas hospedeiras para sobreviver. A relação entre a borboleta-monarca e a asclépia é um exemplo marcante - e também um bom exemplo do alcance distante que essas ligações entrelaçadas podem ter.

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 papa-moscas-de-cabeça-preta, uma ave que come monarcas nas florestas de abetos de montanha no México, onde as borboletas migram para passar o inverno.

Pense nisso, diz Whiteman: uma toxina montada numa planta de asclépia numa pradaria de Ontário ajudou a moldar a biologia de uma ave para que ela consiga alimentar-se em segurança numa floresta a milhares de quilómetros de distância.

"É simplesmente incrível", ele diz - "a viagem percorrida por essa pequena molécula e a influência que ela tem sobre a evolução".

Este artigo foi publicado originalmente na Knowable, uma publicação sem fins lucrativos dedicada a tornar o conhecimento científico acessível a todos. Inscreva-se na newsletter da Knowable.