Descobrindo os segredos por trás do estilo de vida extremo dos beija-flores

Todo mundo adora observar os beija-flores – pequenos borrões de cores vivas que se movimentam, pairando sobre as flores e defendendo combativamente a propriedade de um comedouro.

Mas para os cientistas que os estudam, os beija-flores oferecem muito mais do que um espetáculo divertido. Seu pequeno tamanho e metabolismo acelerado significam que eles vivem a vida no fio da navalha, às vezes precisando desligar seus corpos quase completamente apenas para conservar energia suficiente para sobreviver à noite – ou para migrar milhares de quilômetros, às vezes através do oceano aberto.

Sua dieta rica em néctar leva a níveis de açúcar no sangue que colocariam uma pessoa em coma. E seu voo rápido e rápido às vezes gera forças G altas o suficiente para fazer um piloto de caça desmaiar. Quanto mais os pesquisadores olham, mais surpresas se escondem nesses minúsculos corpos, os menores do mundo aviário.

“Eles são o único pássaro no mundo que pode voar de cabeça para baixo e para trás”, diz Holly Ernestoecologista conservacionista da Universidade de Wyoming. “Eles bebem açúcar puro e não morrem de diabetes.”

Ernest é um dos poucos pesquisadores que estudam como os beija-flores lidam com as exigências extremas de seu estilo de vida. Aqui está um pouco do que os cientistas aprenderam sobre as adaptações únicas dos beija-flores.

Coloque no trabalho

Durante anos, a maioria dos investigadores presumiu que os beija-flores passavam apenas cerca de 30% do dia envolvidos na tarefa que consome muita energia, de voar de flor em flor e beber néctar, enquanto descansavam a maior parte do tempo. Mas quando o ecologista fisiológico Anusha Shankar olhou de perto, ela descobriu que muitas vezes eles trabalham muito mais do que isso.

Shankar, agora do Instituto Tata de Pesquisa Fundamental em Hyderabad, na Índia, tentou descobrir como os beija-flores de bico largo no sul do Arizona passam seus dias. Usando uma combinação de métodos experimentais, ela mediu a taxa metabólica das aves durante diversas atividades e estimou o gasto energético diário total. Adicionando dados publicados anteriormente, Shankar foi capaz de calcular o custo de energia por minuto para pousar, voar e pairar – basicamente as três opções de um pássaro para passar o tempo.

Ela então inferiu quanto tempo as aves devem ter passado se alimentando ou empoleirando ao longo de um dia.

“Acabamos descobrindo que é extremamente variável”, diz Shankar. Durante o início do verão, quando as flores são abundantes, as aves conseguem satisfazer as suas necessidades diárias de energia com apenas algumas horas de alimentação, passando até 70% do dia apenas empoleirando-se, descobriu ela. Mas quando as flores se tornaram mais escassas após a chegada das chuvas das monções de verão, os pássaros em um local passavam apenas 20% de suas horas de vigília e usavam o resto do dia para se alimentar.

“São 13 horas por dia!” Shankar diz. “Não tenho como passar 13 horas por dia correndo. Não sei como eles fazem isso.”

Sério, relaxe

Os beija-flores têm um truque para ajudá-los a esgotar suas reservas de energia: quando um pássaro corre o risco de ficar sem energia, ele pode ficar entorpecido à noite, baixando sua temperatura corporal quase até a temperatura do ar circundante – às vezes apenas alguns graus acima. congelamento. Enquanto está em torpor, a ave parece quase em coma, incapaz de responder rapidamente aos estímulos e respirando apenas de forma intermitente. A estratégia pode economizar até 95% dos custos metabólicos por hora durante as noites frias, calculou Shankar. Isso pode ser essencial depois de dias em que uma ave comeu menos do que o normal, como depois de uma tempestade. Também ajuda as aves a economizar energia para acumular gordura antes da migração.

Shankar está agora estudando quais partes de sua fisiologia os beija-flores priorizam durante o torpor, procurando ver quais produtos genéticos eles não podem prescindir. “Se você é um beija-flor funcionando com 10% do seu metabolismo normal, quais são esses 10% que o mantêm vivo?” ela pergunta.

Um conjunto de genes que as aves parecem deixar intocados são os responsáveis ​​pelo seu relógio interno. “É importante que eles façam as coisas na hora certa quando estão em torpor”, diz Shankar. Para estarem prontos para o dia, por exemplo, os pássaros começam a despertar do torpor cerca de uma hora antes do nascer do sol, bem antes dos sinais de luz visível.

Lidar com o açúcar

Para alimentar sua taxa metabólica altíssima, os beija-flores sugam cerca de 80% de seu peso corporal em néctar todos os dias. Isso é o equivalente a uma pessoa de 70 quilos bebendo quase cem garrafas de Coca-Cola diariamente – e o néctar costuma ser muito mais doce do que um refrigerante.

O intestino humano é incapaz de absorver açúcar tão rapidamente, o que é uma das razões pelas quais consumir muito refrigerante ou doces de Halloween perturba o estômago, diz Ken Welchfisiologista comparativo da Universidade de Toronto Scarborough. Os beija-flores enfrentam o ataque tendo intestinos permeáveis, de modo que os açúcares podem entrar na corrente sanguínea entre as células intestinais, em vez de apenas através delas. Isso tira o açúcar do intestino rapidamente, antes que possa causar desconforto. Esse transporte rápido, e provavelmente também outras adaptações, permite que os beija-flores alcancem níveis de açúcar no sangue até seis vezes maiores do que os observados em pessoas, diz Welch.

Essa quantidade de açúcar no sangue leva a sérios problemas fisiológicos nas pessoas. Faz com que mais moléculas de açúcar se acumulem nas proteínas do corpo, um processo conhecido como glicação; a longo prazo, o excesso de glicação causa muitas das complicações do diabetes, como danos nos nervos. Ainda não está claro como os beija-flores evitam os problemas de glicação, diz Welch, mas as pistas estão começando a surgir. Um estudo, por exemplo, descobriu que proteínas de aves contêm menos aminoácidos mais propensos à glicação do que as proteínas dos mamíferos, e os que permanecem estão frequentemente escondidos nas profundezas da proteína, onde ficam menos expostos aos açúcares circulantes.

Outras estratégias, ainda desconhecidas, para lidar com níveis elevados de açúcar no sangue poderão um dia produzir benefícios práticos no controle do diabetes nas pessoas. “Poderia haver uma mina de ouro no genoma do beija-flor”, diz Welch.

Faça uma reviravolta metabólica

No final do seu jejum noturno, um beija-flor quase esgotou as suas reservas de açúcar – o que representa um desafio metabólico oposto. “Como ele acorda e voa?” Welch pergunta. “Não há nada além de gordura disponível para queimar.”

Os beija-flores evoluíram para serem notavelmente ágeis na mudança do metabolismo da queima de açúcar para a queima de gordura, descobriu ele. “Isto requer uma enorme mudança nas vias bioquímicas envolvidas”, diz Welch – e acontece em poucos minutos, muito mais rapidamente do que outros organismos conseguem. “Se pudéssemos ter esse tipo de controle sobre o uso de combustível, adoraríamos.”

Economize água – ou não

O açúcar não é o único desafio representado por uma dieta rica em néctar. Afinal, o néctar é composto principalmente de água – e as aves que bebem tanto líquido devem se livrar da maior parte dele, sem perder eletrólitos. Como resultado, os rins do beija-flor estão altamente adaptados para recapturar eletrólitos antes de serem excretados. “Eles urinam em água quase destilada”, diz Carlos Martínez del Rioum ecofisiologista agora aposentado da Universidade de Wyoming.

Mas isso traz outro problema: se um beija-flor continuasse produzindo urina diluída durante a noite, morreria de desidratação antes do amanhecer. Para evitar isso, beija-flores fecham seus rins todas as noites. “Eles abordam o que, em um ser humano, seria considerado insuficiência renal aguda”, diz Martinez del Rio. “Os beija-flores têm que fazer isso, ou eles mijariam até morrer.”

Voe alto – gradualmente

As demandas metabólicas de um beija-flor são bastante difíceis ao nível do mar. Mas muitas espécies vivem em altitudes elevadas, onde o ar rarefeito contém menos oxigênio e oferece menos resistência ao empurrão quando paira. Consideremos o beija-flor gigante, o maior do mundo, que pode viver na Cordilheira dos Andes, em altitudes superiores a 4.200 metros – mais altas do que muitos helicópteros conseguem voar. Para lidar com essas condições, as aves desenvolveram mais sangue rico em hemoglobina, diz Jessie Williamsonornitólogo da Universidade Cornell.

Mas algumas das aves enfrentam um desafio ainda maior, como descobriu Williamson. Os colibris gigantes são grandes o suficiente para que os pesquisadores possam anexar rastreamento por satélite tags, bem como geolocalizadores menores. Então Williamson e seus colegas decidiram equipar os pássaros com rastreadores. Depois de milhares de horas tentando capturar pássaros com redes, os pesquisadores conseguiram anexar rastreadores a 57 pássaros usando arreios feitos sob medida de cordão elástico de joalheria.

Embora tenham recuperado dados de rastreamento de apenas oito aves, mesmo aquela pequena amostra teve uma grande surpresa: algumas das aves viviam nos altos Andes durante todo o ano, enquanto outras – que se revelaram ser uma espécie separada, até então não reconhecida –migram para os Andes anualmente de criadouros ao longo da costa do Chile. Isso significa que eles enfrentam não apenas o óbvio desafios de uma longa migração– uma viagem de ida e volta de cerca de 8.000 quilômetros – mas também a necessidade de se adaptar ao ar mais rarefeito enquanto viajam.

O segredo deles? Faça isso gradualmente. “Parece muito com o modo como os alpinistas humanos chegam ao cume de algo como o Monte Everest, com rajadas de escalada e pausas para se aclimatar”, diz Williamson. “A viagem leva meses.”

À medida que a tecnologia de rastreamento se torna mais leve e barata, pesquisadores como Williamson esperam seguir também espécies menores de beija-flores. Isto, juntamente com outros progressos na tecnologia de investigação, pode oferecer muitas novas surpresas sobre a biologia destas pequenas e surpreendentes aves.

Revista Conhecível é um empreendimento jornalístico independente da Annual Reviews.