Divisão do trabalho em turnos por formigas saúva: uma análise dos processos comportamentais, metabólicos e moleculares

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Correa, Pedro Brisola Constantino
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Allometry; Alometria; Biological clock; Endogenous oscillator; Localização espacial; Oscilador endógeno; Relógio biológico; Spatial location; Taxa metabólica
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41135/tde-18022025-172745/

Saúvas são um modelo de estudo para vários aspectos da sociobiologia. Do ponto de vista comportamental, apresentam um sistema de divisão de trabalho baseado em castas morfofuncionais. Forrageadoras são capazes de dividir o trabalho em turnos, ou seja, em uma mesma colônia há indivíduos que forrageiam preferencialmente em fases diferentes do ciclo de claro/escuro. Essa capacidade propõe um desafio para os modelos de interação entre comportamentos rítmicos e ciclos ambientais. Isso porque os ritmos biológicos são determinados por uma série de alças autorreguladas de retroalimentação de expressão e inibição de genes que compõe o oscilador endógeno. No entanto, o comportamento coletivo se correlaciona com o ambiente de diversas formas. Enquanto forrageadoras são capazes de dividir o trabalho em turnos, com atividade preferencial em fases opostas, enfermeiras trabalham dentro do ninho, sem variações nas condições ambientes. Nesse sentido, a compreensão da relação entre comportamento coletivo, regulação fisiológica e ciclos ambientais torna-se necessária para explicar como estas se organizam. A presente tese trata de dados comportamentais, metabólicos e moleculares para o entendimento da relação entre comportamento coletivo, ritmos biológicos e a sincronização com ciclos ambientais. O comportamento de fototaxia foi estudado para forrageadoras diurnas e noturnas em um labirinto em Y e os resultados mostraram que formigas diurnas não apresentam fototaxia, enquanto formigas noturnas apresentam forte fototaxia positiva. Também foi observada uma maior atividade em formigas diurnas, cuja causa parece remeter ao aspecto metabólico, como descrito adiante. Esse padrão parece ter relação com os comportamentos para o dia (exploração) e noite (forrageamento). Já as taxas metabólicas das formigas saúvas apresentaram fortes efeitos de tamanho e temperatura, como esperado, dado o polimorfismo e ectotermia destas, mas também apresentaram um forte efeito de fase, independente da temperatura. Formigas diurnas têm o metabolismo mais alto que noturnas, indicando um possível custo metabólico associado à atividade na anti-fase do ritmo biológico natural das saúvas, que são noturnas. Do ponto de vista do oscilador endógeno e dos mecanismos de fototransdução, observou-se uma diferença fundamental entre enfermeiras e forrageadoras. Não houve oscilação da expressão dos genes do relógio (Cry, Cyc, Per e CLK) e de opsinas (LW, Blue e UV) entre enfermeiras diurnas e noturnas, enquanto houve oscilação das opsinas e genes de alguns do relógio entre elas. De forma global, parece haver uma disrupção parcial das alças regulatórias do oscilador endógeno para forrageadoras diurnas, uma vez que elas estariam ativas na anti-fase do ritmo biológico. Tomados em conjunto, os resultados apontam para a interpretação de que formigas saúvas enfermeiras e forrageadoras são fundamentalmente diferentes entre si e essas diferenças são refletidas no comportamento que elas assumem. Além disso, uma vez que o metabolismo oscila, mas os genes do relógio não, é possível interpretar que existem mecanismos sociais de sincronização que desempenham um papel essencial na organização do comportamento coletiva.