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Jul 15, 2023

Geosmin suprime o comportamento defensivo e provoca respostas neurais incomuns em abelhas

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3851 (2023) Cite este artigo

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A geosmina é um odorante produzido por bactérias em solo úmido. Descobriu-se que é extraordinariamente relevante para alguns insetos, mas as razões para isso ainda não são totalmente compreendidas. Aqui relatamos os primeiros testes do efeito da geosmina nas abelhas. Um ensaio de picada mostrou que o comportamento defensivo provocado pelo componente de feromônio de alarme da abelha acetato de isoamila (IAA) é fortemente suprimido pela geosmina. Surpreendentemente, a supressão está, no entanto, presente apenas em concentrações muito baixas de geosmina e desaparece em concentrações mais altas. Investigamos os mecanismos subjacentes ao nível dos neurônios receptores olfativos por meio de eletroantenografia, descobrindo que as respostas às misturas de geosmina e IAA são menores do que ao IAA puro, sugerindo uma interação de ambos os compostos no nível do receptor olfativo. Imagens de cálcio do lobo antenal (AL) revelaram que as respostas neuronais à geosmina diminuíram com o aumento da concentração, correlacionando-se bem com o comportamento observado. A modelagem computacional da transdução e codificação do odor no AL sugere que uma ativação mais ampla dos tipos de receptores olfativos pela geosmina em combinação com a inibição lateral pode levar às respostas crescentes e decrescentes não monotônicas observadas à geosmina e, portanto, subjacente à especificidade da resposta comportamental a baixas concentrações de geosmina.

A geosmina é um composto mofado e com cheiro de terra produzido por vários microrganismos de vários clados, como cianobactérias, actinobactérias (por exemplo, Streptomyces sp.), protozoários, bolores e fungos1,2. Actinobactérias (incluindo Streptomyces) são amplamente associadas a ninhos de himenópteros, que provavelmente protegem de patógenos graças à sua produção natural de antibióticos3,4,5. Um estudo recente descobriu que rainhas de formigas de fogo (Solenopsis invicta) preferencialmente iniciavam novos ninhos em solo rico em actinobactérias. Essa atração foi mediada em parte pela geosmina e resultou em maior taxa de sobrevivência da rainha6. A geosmina também é ecologicamente importante para outros insetos, como a mosca do vinagre Drosophila melanogaster e o mosquito Aedes aegypti. No entanto, evoca respostas dramaticamente diferentes nessas espécies. A geosmina provoca forte aversão em D. melanogaster, mesmo na presença de compostos atrativos7,8. Isso pode ser para evitar a oviposição em frutos mofados e inadequados8, ou para proporcionar um melhor contraste com frutos maduros caídos, tornando a busca mais eficiente9. Em Ae. aegypti, ao contrário, a geosmina é um forte atrativo10. Isso é provável porque sinaliza a presença de solo úmido, no qual os ovos podem ser depositados. De fato, a geosmina também é conhecida por ser um dos principais componentes do Petrichor, "o cheiro de terra molhada"2.

No primeiro centro cerebral de processamento olfativo dos insetos, o lobo antenal (AL), a maioria dos odores provoca um padrão combinatório de respostas glomerulares11,12. No entanto, alguns odores, muitas vezes com alta relevância biológica (por exemplo, feromônios sexuais), ativam apenas um único glomérulo. Quando essa resposta é processada independentemente também em centros cerebrais superiores, resultando em respostas comportamentais estereotipadas, o circuito é denominado linha rotulada12. A geosmina é um dos poucos compostos que ativam apenas um único glomérulo em D. melanogaster e Ae. Mosquitos Aegypti8,10. Nas moscas, seu processamento é segregado funcionalmente em centros cerebrais superiores, onde tem prioridade sobre outros sinais olfativos para desencadear um comportamento de evitação8.

Apesar da relevância ecológica da geosmina em muitas espécies de insetos, as respostas comportamentais e fisiológicas a esse odor não foram previamente investigadas na abelha Apis mellifera. Aqui, fornecemos os primeiros dados para abordar esta questão. Este trabalho foi motivado pela questão de saber se a geosmina, que é uma pista olfativa de chuva de verão iminente para os humanos, também poderia ser um indicador climático para as abelhas13. Se assim for, deve modular o comportamento das abelhas, já que foram relatados efeitos dependentes do clima em uma ampla gama de comportamentos das abelhas, também para atividades dentro da colmeia14. Mudanças comportamentais em forrageadoras parecem até antecipar mudanças climáticas15.