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Estudo desvenda o ritmo biológico do Aedes

Aedes aegypti sendo estudado

25/03/2021

Por: Maíra Menezes (IOC/Fiocruz)*

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Vetor da dengue, Zika e chikungunya, o mosquito Aedes aegypti se torna mais ativo com o calor, deslocando-se mais pelo ambiente, o que favorece a transmissão das doenças. Mas o que guia esse comportamento? De forma inédita, um estudo liderado pelo Instituto Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz) identifica dois genes que atuam para regular o relógio biológico do inseto de acordo com a temperatura ambiental. Publicado na revista científica Frontiers in Physiology, o trabalho revela ainda novos aspectos do ciclo circadiano do mosquito, mostrando que seu padrão diário de atividade pode variar nos dias quentes ou frios.

“Observamos claramente que a temperatura mais baixa inibe o comportamento do Aedes, e a alta o faz ficar mais ativo. Epidemiologicamente, isso explica por que esse vetor tem tanto sucesso na área tropical, onde o clima é quente”, afirma a chefe do Laboratório de Biologia Molecular de Insetos do IOC e coordenadora do estudo, Rafaela Viera Bruno.

“Nenhum outro gene relacionado à percepção de temperatura em Aedes tinha sido descrito antes na literatura científica. Esse achado contribui para o conhecimento da biologia de um vetor de grande importância no Brasil e em outros países”, ressalta a doutoranda do Programa de Pós-graduação em Biologia Celular e Molecular do IOC e primeira autora do artigo, Rayane Teles de Freitas.

O trabalho conta ainda com a participação do doutor em Biologia Celular e Molecular pelo IOC e atual pós-doutorando na Universidade do Texas A & M (Tamu), nos Estados Unidos, Gustavo Rivas.

Simulação da natureza

Para investigar em detalhes o ritmo circadiano do Aedes, os pesquisadores simularam, em laboratório, condições semelhantes às registradas no Rio de Janeiro durante os equinócios de outono e primavera, datas em que os dias e as noites têm a mesma duração. Em uma incubadora, foram reproduzidas as transições graduais de luminosidade ao amanhecer e ao anoitecer e a variação de temperatura, com mínima de 20°C, às 6h, e a máxima de 30°C, às 14h.

O experimento confirmou o padrão diurno de atividade do mosquito, com um pico de movimentação, quase imperceptível, ao amanhecer e outro, intenso, ao final da tarde. O forte aumento da locomoção foi observado logo após o registro da temperatura máxima, às 14h, chegando ao auge quatro horas depois, às 18h, e caindo após o anoitecer.

O tamanho reduzido do pico de movimentação matinal do vetor foi um dado que chamou a atenção dos cientistas. “Estudos anteriores apontavam dois picos de atividade do Aedes, no começo e no final do dia. Nossos dados indicam que se estiver frio durante a manhã, o pico matinal não acontece e fica só o vespertino”, pontua Rayane.

Alerta científico

Desde que as investigações sobre o relógio biológico do Aedes começaram, as pesquisas costumam ser realizadas com variações de luz e temperatura constante ou com regime retangular, isto é, ciclos de 12h de claro e temperatura máxima e 12h de escuro e temperatura mínima.

No novo trabalho, os pesquisadores também realizaram simulações deste tipo e compararam os resultados com as condições seminaturais. As análises apontaram um dado relevante para outras pesquisas científicas, ressaltando a influência das condições artificiais dos experimentos em laboratório sobre o comportamento do mosquito.

“No modelo retangular, existem picos de atividade falsos ao amanhecer e ao anoitecer. Comparando diversas simulações, vemos que esses picos são respostas às mudanças abruptas de luz e temperatura, e não uma manifestação do relógio biológico do Aedes”, destaca Rafaela.

Controle genético

Assim como ocorre com todos os seres vivos, incluindo os seres humanos, os mosquitos estabelecem seu ritmo diário de atividades através do relógio biológico: uma série de mecanismos neurológicos que atuam para sincronizar os comportamentos básicos dos indivíduos em relação ao dia e à noite.

Em busca dos genes responsáveis por regular a locomoção do Aedes de acordo com a temperatura, os pesquisadores fizeram uma análise da expressão dos genes do relógio em diferentes condições de simulação. Entre nove genes investigados, o conhecido como timeless mostrou-se o mais importante na resposta às variações de frio e calor.

“O gene timeless faz parte do chamado relógio central, expresso nos neurônios de insetos, que atua sobre outros genes, controlando comportamentos. No Aedes, observamos que esse foi o gene de relógio que mais sofreu alterações em sua expressão com as mudanças de temperatura”, explica Rafaela.

O estudo apontou ainda a relevância do gene nocte, que é expresso nos órgãos cordotonais do mosquito, órgãos sensoriais localizados na base das cerdas do inseto. Este gene já era conhecido por seu papel em drosófilas – as moscas da fruta, que são os insetos com comportamento mais estudado. Em ensaios nos quais a expressão desse gene foi inibida, os pesquisadores observaram que os mosquitos perderam a capacidade de sincronizar sua atividade com as variações de temperatura. Além disso, a expressão do gene timeless foi afetada.

“Os resultados sugerem que o gene nocte é o responsável por perceber as variações de temperatura nos órgãos cordotonais do mosquito e passar essa informação para o timeless, que atua no relógio central, regulando o comportamento”, relata Rayane.

Evolução do conhecimento

Os achados do novo estudo representam a conclusão de uma linha de pesquisa iniciada há cerca de dez anos pelo ex-chefe do Laboratório de Biologia Molecular de Insetos do IOC, Alexandre Peixoto, falecido precocemente em 2013. Especialista em genética de insetos e interessado pela evolução dos genes de comportamento em vetores, o pesquisador foi o idealizador do projeto de investigação sobre a influência da temperatura no relógio biológico do Aedes.

Entre outros resultados, a pesquisa apontou diferenças na resposta de mosquitos A. aegypti e Culex quinquefasciatus, indicando que o vetor da dengue, Zika e chikungunya é mais sensível à temperatura, enquanto o pernilongo guia seus ciclos principalmente pela luminosidade.

“Nosso Laboratório já trabalhava com estudos sobre comportamento de mosquitos em ciclos de claro e escuro, quando as pesquisas em drosófila começaram a investigar os efeitos dos ciclos de temperatura. Alexandre propôs essa investigação e desenhou o projeto, desde o início, com o objetivo de chegar às simulações de condições seminaturais. Para nós, é muito significativo ver essa ideia original chegar a um resultado importante no conhecimento científico”, afirma Rafaela.

A pesquisadora ressalta ainda que os ciclos de atividade do mosquito se relacionam com sua capacidade vetorial e os achados do estudo podem abrir portas para métodos de controle do vetor. “Se o mosquito fica mais ativo, ele se desloca mais pelo ambiente, percorre mais criadouros e pica mais pessoas, por exemplo. Considerando o desenvolvimento atual de estratégias de controle baseadas no silenciamento genético, o conhecimento sobre os genes do relógio biológico do Aedes também pode contribuir para buscar alvos moleculares”, aponta.

* Edição: Vinicius Ferreira

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