De onde migram as borboletas? Pistas podem ser encontradas no pólen em seus corpos

Numa manhã quente de verão em Ypres, Bélgica, Sylvain Cuvelier, de 66 anos, entra no seu jardim florido com a sua neta de 14 anos, na esperança de identificar e contar todas as borboletas esvoaçantes. Outros dias, ele ajuda os cientistas coletando amostras de borboletas. Em seguida, ele registra a localização de cada avistamento usando GPS, registra-os em seu banco de dados Excel e às vezes envia as amostras para seus colegas acadêmicos, que analisarão os grãos de pólen agarrados aos corpos dos insetos.

Esses minúsculos grãos de pólen, reunidos por cientistas cidadãos como Cuvelier, estão ajudando pesquisadores a estudar um processo que até agora tem sido em grande parte inescrutável: os padrões migratórios dos insetos à medida que se movem ao redor do globo ao longo de múltiplas gerações.

Usando o pólen, os cientistas conseguiram identificar onde as borboletas individuais começaram as suas viagens e até inferir os eventos que provavelmente desencadearam a sua migração. O conhecimento pode ajudar os conservacionistas a compreender melhor alguns dos os efeitos das mudanças climáticas—não apenas nos próprios insetos, mas também nas suas migrações e nos ecossistemas que habitam.

Muitos insetos passam a vida inteira em um só lugar. Muitos outros migram, como fazem muitas aves, para evitar condições climáticas adversas, para encontrar alimento ou para procriar. Algumas estimativas sugerem que biliões de insectos migram por todo o mundo todos os anos, mas os cientistas sabem pouco sobre para onde vão ou como chegam lá.

Rastrear a migração de insetos não é tão simples quanto rastrear pássaros ou mamíferos. Com os pássaros, “você pode colocar um anel na perna ou usar o rastreamento por rádio, e é fácil provar que eles se movem do ponto A para B”, diz Tomasz Suchan, ecologista molecular da Academia Polonesa de Ciências em Cracóvia. Mas a maioria dos insetos são pequenos demais para que essas técnicas tenham sucesso.

Na América do Norte, os pesquisadores tiveram algum sucesso no rastreamento borboletas monarcaconhecidos por sua notável migração do sul do Canadá e do norte dos Estados Unidos para o centro do México. No início da década de 1990, a iniciativa de ciência cidadã Monarch Watch começou a marcar borboletas nas Montanhas Rochosas. Mais de dois milhões de monarcas foram marcadas, com mais de 19.000 recuperações relatadas no México, onde as monarcas se reúnem para empoleirar-se durante o inverno. Isto ajudou os biólogos a rastrear as suas rotas de migração.

No entanto, borboletas sem essas agregações bem definidas são mais difíceis de rastrear. Por exemplo, borboletas pintadas aparecem frequentemente na Europa no outono, às vezes em grande abundância. “Depois desaparecem e não sabemos realmente para onde vão”, diz Gerard Talavera, entomologista do Instituto Botânico de Barcelona.

Alguns anos atrás, Talavera e sua equipe perceberam que poderiam rastrear as borboletas indiretamente, estudando o pólen que se acumula em seus corpos. Cada vez que uma borboleta visita uma flor para tomar um gole de néctar, ela também coleta grãos de pólen. Se os investigadores conseguissem identificar as plantas a partir do seu pólen, confirmar onde e quando as plantas estavam a florescer e continuar a rastreá-las à medida que as borboletas atingiam diferentes regiões geográficas, talvez pudessem seguir a viagem global das borboletas. “O método é como colocar um GPS neles”, diz Talavera. “Como não podemos fazer isso, este é o mais próximo que podemos chegar.”

Mapas migratórios de pólen

Os cientistas puderam testar a ideia em 2019, quando as mulheres pintadas experimentaram um dos seus esporádicos booms populacionais. Em março daquele ano, quando enxames de borboletas apareceram no Médio Oriente e no Mediterrâneo, os cientistas cidadãos recolheram amostras de borboletas, depois preservaram-nas numa mistura de álcool e enviaram-nas para o laboratório de Talavera.

Lá, os pesquisadores isolaram os grãos de pólen ligados aos corpos das borboletas e sequenciaram um trecho específico do DNA do pólen que oferece uma assinatura única para cada espécie de planta, um processo conhecido como metabarcoding. Ao mesmo tempo, os cientistas cidadãos continuaram a recolher amostras de borboletas à medida que o aumento populacional se espalhava gradualmente pelo leste, norte e oeste da Europa ao longo dos meses seguintes, chegando ao sul de Marrocos no início de novembro.

Analisando pólen coletado de 264 borboletas de dez países diferentes em sete meses, os pesquisadores identificaram 398 plantas diferentes que poderiam usar para acompanhar os movimentos das borboletas para trás ao longo do ano. A partir disto, descobriram que os enxames de borboletas observados na Rússia, na Escandinávia e nos países bálticos eram provavelmente descendentes de borboletas originárias do aumento na Arábia e no Médio Oriente. Isto parece ter-se espalhado para a Europa Oriental, depois para a Escandinávia e depois para a Europa Ocidental, resultando num notável aumento populacional no Reino Unido, França e Espanha. A partir daí, as borboletas podem ter migrado para o sul de Marrocos, provavelmente continuando para a África tropical para completar o seu ciclo anual.

O registo de pólen até sugeriu uma razão pela qual as senhoras pintadas se tornaram subitamente tão abundantes em 2019. As borboletas recolhidas no Mediterrâneo oriental, logo no início do pico populacional, transportavam pólen de espécies de plantas encontradas principalmente em matagais semi-áridos, pastagens e salinas. pântanos do norte da Arábia e do Oriente Médio. Examinando imagens de satélite, os investigadores notaram que, de dezembro de 2018 a abril de 2019, essas plantas experimentaram grandes aumentos no crescimento após um período de chuvas invulgarmente fortes. Essa explosão de crescimento, especulam os investigadores, pode ter proporcionado condições ideais para as borboletas se alimentarem e procriarem, desencadeando a explosão populacional e deixando um efeito cascata que afectou muitas gerações.

Talavera e sua equipe também usaram assinaturas de pólen para rastrear outros movimentos de borboletas. Em 2013, por exemplo, foram encontradas borboletas pintadas descansando na costa da América do Sul, na Guiana Francesa. As damas pintadas normalmente não vivem na América do Sul e era um mistério de onde elas vieram. Uma década depois, a equipe de Talavera coletou amostras de pólen dos corpos de borboletas ainda preservados e descobriu que Guiera senegalensisuma planta comum encontrada apenas na África Subsaariana, era de longe o tipo mais comum de pólen ligado a estas borboletas.

Ao analisar levantamentos costeiros, padrões de vento, pólen e condições ambientais, confirmaram que as borboletas provavelmente cruzaram o Atlântico em até oito dias de voo contínuo a partir de África. Esta descoberta marcou o primeiro caso verificado de uma inseto atravessando o Atlântico.

“O uso do metabarcoding do pólen para rastrear de onde vem cada geração de borboletas e como elas progridem ao longo do ciclo é uma novidade”, diz Christine Merlin, bióloga da Texas A&M University e coautora de um artigo sobre o neurobiologia da migração de borboletas no Revisão Anual de Entomologia. Por identificar espécies de plantas individuais, observa ela, esse método promete maior precisão do que o método padrão, análise de assinatura isotópica, que rastreia variações regionais na composição química dos insetos.

Embora as damas pintadas sirvam como um sistema modelo para a compreensão da migração dos insectos, os investigadores dizem estar confiantes de que este método pode ser adequado para rastrear outros polinizadores migratórios que visitam activamente as flores para recolher néctar, incluindo outras borboletas, moscas sírfidas, vespas, besouros e mariposas.

O rastreio das rotas de migração dos insectos pode ser de importância crescente face às alterações climáticas, porque esses insectos podem transmitir doenças fúngicas para além do pólen. Na verdade, Suchan detectou muitas espécies de fungos em algumas borboletas. Sabe-se que aproximadamente 1.000 fungos afetam insetos e mais de 19.000 podem afetar plantações. Assim, os insectos migratórios poderiam potencialmente espalhar estas doenças fúngicas através dos continentes, representando riscos para os ecossistemas e as economias. Talavera, Suchan e colegas esperam que o uso de assinaturas de pólen para mapear mudanças nos padrões de migração possa ajudar a prever onde podem ocorrer surtos de doenças fúngicas.

Cuvelier, por sua vez, espera continuar contando borboletas com sua neta. Os ecologistas precisarão cada vez mais de “big data” para compreender fenómenos de grande escala, diz ele. Sem cientistas cidadãos, diz ele, “é impossível para os investigadores reunir tais bases de dados”.

Além disso, acrescenta, os jovens têm mais a aprender com a ciência cidadã do que apenas como apanhar uma borboleta. “Eles aprendem sobre a natureza”, diz ele, “e isso estimula a curiosidade no mundo”.

Revista Conhecível é um empreendimento jornalístico independente da Annual Reviews.