Cupins machos e fêmeas diferem nas funções e na organização do cérebro

Um estudo recente revelou que a divisão de tarefas baseada no sexo em cupins está intrinsecamente ligada à arquitetura cerebral e à expressão gênica desses insetos. Para investigar essa complexa relação, o biólogo Iago Bueno da Silva, então pesquisador em estágio de pós-doutorado na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP, dedicou semanas ao trabalho de campo. Ele frequentou áreas de mata no campus da Universidade de São Paulo (USP), em Ribeirão Preto, equipado com um caderno e uma lanterna de cabeça. Acompanhado por um sapo que surgia quase todas as noites, a cada 15 minutos, da Silva monitorava 27 entradas de três colônias diferentes, buscando compreender as nuances do comportamento e da estrutura cerebral desses insetos sociais.

A relação entre comportamento e estrutura cerebral já havia sido amplamente documentada em outros insetos sociais, como abelhas, formigas e vespas. Contudo, os cupins permaneciam à margem dessas investigações, representando uma lacuna no conhecimento científico. A pesquisa de da Silva e sua equipe buscou preencher essa lacuna, focando na espécie de cupim em que machos e fêmeas desempenham papéis distintos. Os machos, por exemplo, são os responsáveis por deixar o ninho à noite para forragear, buscando fragmentos de folhas para a colônia. Essa tarefa os expõe a diversos desafios, como predadores, variações de temperatura e a navegação em um terreno desconhecido, o que sugere uma especialização comportamental e, possivelmente, cerebral.

A base teórica para essa investigação reside na plasticidade cerebral. Conforme explica o biólogo Fábio Nascimento, da FFCLRP-USP e um dos autores do estudo, “o cérebro é um órgão extremamente plástico, sujeito a variações que refletem o que o bicho está fazendo”. Essa plasticidade sugere que as diferentes funções desempenhadas por machos e fêmeas na colônia poderiam induzir modificações estruturais e funcionais em seus cérebros, adaptando-os às demandas específicas de suas tarefas. A hipótese central era que a especialização comportamental estaria espelhada em diferenças na organização cerebral e na expressão gênica.

Para analisar as diferenças na arquitetura cerebral, os pesquisadores empregaram técnicas avançadas de microscopia. Foram obtidas imagens seriadas de alta resolução dos cérebros dos cupins, permitindo uma reconstrução tridimensional detalhada. Essa abordagem possibilitou a identificação e quantificação de estruturas específicas, bem como a comparação de volumes e conectividade entre os cérebros de machos e fêmeas. A análise morfológica foi crucial para correlacionar as observações comportamentais com as características neuroanatômicas dos insetos.

A análise genética, por sua vez, exigiu uma metodologia de coleta de amostras extremamente precisa. Era fundamental capturar os insetos no exato momento em que estavam engajados em suas atividades específicas: os machos cortando folhas e as fêmeas construindo o ninho. Após a captura, os espécimes eram imediatamente congelados em nitrogênio líquido, um procedimento essencial para preservar o estado fisiológico e molecular do cérebro naquele instante. Cada indivíduo coletado no campo era prontamente colocado em um tubo e mergulhado no nitrogênio diretamente na entrada do ninho, garantindo a rapidez do processo. Posteriormente, as amostras eram armazenadas em um freezer a -80 graus Celsius (°C) até o momento da dissecação e processamento para análise molecular.

A etapa seguinte envolveu a clonagem e o sequenciamento de fragmentos de genes específicos. Esse procedimento foi realizado para assegurar a eficácia da estratégia de amplificação gênica, confirmando que a região correta do genoma estava sendo investigada. A precisão na identificação e amplificação dos genes de interesse é crucial para obter resultados confiáveis na análise da expressão gênica diferencial entre as castas e sexos dos cupins. Essa validação metodológica reforçou a robustez dos dados genéticos obtidos.

Os resultados da pesquisa revelaram uma diferença significativa na expressão gênica. Um gene específico demonstrou ter uma expressão consideravelmente maior no cérebro dos cupins machos em comparação com o das fêmeas e dos soldados. Os soldados, vale lembrar, constituem a casta responsável exclusivamente pela defesa da colônia. Essa descoberta sugere que a especialização comportamental dos machos, particularmente em atividades como o forrageamento, pode estar associada a padrões únicos de atividade gênica em seus cérebros, fornecendo uma base molecular para as diferenças observadas nas funções e na organização cerebral entre os sexos.