Uma guerra química oculta está se desenrolando dentro dos abetos

Para investigar este processo, a equipe utilizou ferramentas avançadas, incluindo espectrometria de massa e ressonância magnética nuclear (NMR), para identificar os produtos químicos defensivos produzidos pelos abetos e rastrear como os besouros os processam. Os pesquisadores descobriram que os besouros que se alimentam de abetos absorvem compostos defensivos do floema, especialmente glicosídeos fenólicos, como estilbenos e flavonóides.

Dentro dos besouros, esses compostos são alterados quimicamente. Os insetos os convertem em agliconas, que não contêm mais moléculas de açúcar e têm efeitos antimicrobianos muito mais fortes. Esses produtos químicos transformados fornecem aos besouros proteção eficaz contra patógenos fúngicos. “Não esperávamos que os besouros fossem capazes de converter as defesas do abeto em derivados mais tóxicos de forma tão direcionada”, disse o autor principal, Ruo Sun, do Departamento de Bioquímica.

Um fungo que pode desativar as defesas químicas dos besouros

Em seguida, os cientistas examinaram como essas defesas dos besouros afetam o fungo Beauveria bassiana. “Embora este fungo não tenha sido eficaz no controle dos besouros da casca no passado, encontramos cepas que os infectaram e mataram naturalmente. Portanto, queríamos investigar mais de perto como eles conseguiram infectar os besouros com sucesso”, explica Ruo Sun.

Análises laboratoriais e testes enzimáticos mostraram que o fungo utiliza uma estratégia de desintoxicação em duas etapas. O primeiro passo é a glicosilação, que adiciona açúcar de volta às agliconas tóxicas. A segunda etapa é a metilação, que atribui um grupo metil ao açúcar. Os compostos finais, conhecidos como metilglicosídeos, não são prejudiciais aos Beauveria bassiana.

Esta modificação química ajuda inesperadamente o fungo a infectar os besouros, especialmente aqueles que anteriormente se alimentavam de tecido de abeto rico em compostos fenólicos. Os metilglicosídeos também são resistentes às enzimas dos besouros que normalmente os decompõem e restauram sua toxicidade por meio da hidrólise.

Estudos genéticos confirmam o mecanismo de desintoxicação

Para confirmar a importância desta via, os investigadores desativaram os genes responsáveis ​​pela metilglicosilação em Beauveria bassiana. Os fungos sem esses genes tiveram muito menos sucesso na infecção dos besouros, mostrando que o processo de desintoxicação é fundamental para superar as defesas químicas dos besouros.

O estudo mostra que os produtos químicos de defesa das árvores podem ser alterados repetidamente à medida que passam das plantas para os insetos e depois para os patógenos. Estas mudanças têm implicações importantes para a luta evolutiva contínua entre árvores, pragas e fungos. “Demonstramos que um besouro pode cooptar os compostos defensivos de uma árvore para fazer defesas contra seus próprios inimigos. No entanto, como um dos inimigos, o fungo Beauveria bassianadesenvolveu a capacidade de desintoxicar essas defesas antimicrobianas, pode infectar com sucesso os besouros e, assim, realmente ajudar a árvore em sua batalha contra os besouros”, resume o líder do estudo, Jonathan Gershenzon.

Melhorando o controle biológico dos besouros da casca

As descobertas podem ajudar os cientistas a desenvolver métodos de controle biológico mais eficazes. “Agora que sabemos quais cepas do fungo toleram os compostos fenólicos antimicrobianos do besouro, podemos usar essas cepas para combater os besouros de forma mais eficiente”, diz Ruo Sun. O estudo também destaca a necessidade de examinar se as pragas desenvolveram estratégias de resistência ou desintoxicação quando são utilizados pesticidas biológicos.

Em pesquisas futuras, a equipe planeja investigar quão comum é a via de desintoxicação da metilglicosilação em diferentes cepas de Beauveria bassiana e em outros fungos que infectam besouros. Eles também pretendem compreender como esta via interage com outras características do patógeno que influenciam o sucesso da infecção.