Este fungo parasita transforma moscas em insetos zumbis

Uma mosca passa o dia, zumbindo aqui, zumbindo ali – mas então começa a se comportar de maneira estranha. Seus movimentos tornam-se lentos; seu abdômen incha. Seu corpo brota penugem branca.

Perto do pôr do sol, há uma explosão repentina de movimento quando a mosca sobe – ou “chega ao cume” – até um local elevado, como o topo de uma pequena planta ou de um galho, e estende seu aparelho bucal. Ele cospe uma gosma pegajosa que o prende firmemente ao poleiro – depois levanta as asas e morre.

Lá embaixo, outras moscas desavisadas são atingidas por uma chuva de esporos brancos que saem do cadáver da mosca morta. E o ciclo recomeça.

A substância branca que envolve essas moscas é um fungo chamado Entomophthora voa–Entomophthora se traduz em “destruidor de insetos.” É um patógeno obrigatório, inteiramente dependente do seu hospedeiro, que infecta moscas e os transforma em “zumbis” que executam sua vontade.

Descoberto há mais de 160 anosas ações do fungo são tão surpreendentes quanto macabras. Os cientistas há muito se perguntam: como o fungo consegue controlar a mosca cérebro? Como ele “sabe” fazer isso em um horário específico do dia? Que genes dentro do seu genoma o ajudam a se tornar um mestre da manipulação?

Hoje, uma enxurrada de experimentos está começando a desvendar a ciência por trás desse misterioso controle mental.

Necrofilia fatal

Henrik H. De Fine Licht, biólogo evolucionista da Universidade de Copenhague, é uma das poucas pessoas no mundo que trabalha com moscas domésticas “zumbis”, Mosca doméstica. Embora inicialmente atraído pelo fungo E. voa porque ele queria estudar patógenos obrigatórios, “é claro que também fiquei fascinado pelos aspectos de manipulação comportamental e como isso funciona”, diz ele.

Esses detalhes são como material para um filme de terror. Depois que o fungo infecta a mosca, ele não vai direto para os órgãos vitais, mas começa a consumir gorduras e outros nutrientes primeiro, gradualmente matando a mosca de fome, mas mantendo-a viva. Só quando fica sem órgãos não vitais para mastigar é que passa a controlar o comportamento da mosca, garantindo assim a sua continuidade: ao obrigar a mosca a procurar alguma altura e aí ficar presa, garante a ampla distribuição dos seus esporos.

De Fine Licht ficou especialmente intrigado com relatos que descreviam como o fungo manipula moscas tornando as carcaças de moscas fêmeas atraentes para machos saudáveis. Os machos voam e tentam acasalar com os cadáveres infectados – e eles próprios são imediatamente infectados. Para aprofundar a natureza desta atração fatal, De Fine Licht e a sua equipa misturaram carcaças de moscas infectadas e não infectadas para extrair e analisar produtos químicos, e estudaram o ar que rodeia os cadáveres. Eles relataram em 2022 que o fungo libera produtos químicos voláteis que atraem os machos.

No entanto, não está totalmente claro se os voláteis estão a atrair moscas machos com a promessa de sexo ou de nutrição, diz De Fine Licht. Uma hipótese de trabalho é que eles podem se sentir atraídos apenas porque pensam que é comida. “Mas quando se aproximam, começam a sentir o cheiro de alguns compostos menos voláteis dos cadáveres – e isso está provocando o comportamento sexual”, diz ele.

Annette Jensen, bióloga de organismos da Universidade de Copenhague, também notou algo intrigante sobre como outros insetos reagiram ao odor das moscas mortas. Ela e um de seus alunos descobriram que a tesourinha – um inseto que se alimenta de outros insetos – é atraída pelos cadáveres de moscas esporuladas infectadas por E. voa e prefere alimentar-se deles em vez de cadáveres não infectados ou infectados com outros tipos de fungos. Os cientistas chegaram às suas conclusões após realizarem experimentos nos quais tesourinhas foram colocadas entre dois tipos de cadáveres e puderam selecionar para qual deles se mover.

“Pode haver algo com os voláteis de Entomophthora voaque também atrai predadores”, diz Jensen, que co-escreveu uma visão geral sobre fungos patogênicos para insetos no Revisão Anual de Entomologia. “Provavelmente é super nutritivo!”

Moscas da fruta entram na lista de vítimas

A maior parte do trabalho com moscas zumbis se concentrou em moscas domésticas, mas a bióloga molecular e zumbilogista da Universidade de Harvard, Carolyn Elya, concentrou sua pesquisa em moscas-das-frutas depois de descobrir acidentalmente algumas delas zumbificadas em seu quintal quando ela era estudante de doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley. Ela havia colocado frutas podres como isca para capturar moscas-das-frutas silvestres para experimentos e ficou surpresa ao ver algumas moscas mortas com as asas levantadas naquela pose reveladora, com esporos brancos e felpudos no abdômen. Ela rapidamente sequenciou parte do DNA dos esporos e confirmou seu palpite: essas moscas-das-frutas foram vítimas de E. voa.

Elya passou a infectar Drosophila melanogaster um modelo de laboratório bem estabelecido que pesquisadores de todo o mundo estudam há mais de um século. Com isso E. voa-D. melanogáster sistemaela está interessada em alavancar o poderoso Drosófilakit de ferramentas genéticas e estudar o cérebro da mosca para entender como o fungo realiza sua manipulação.

Num relatório de 2023, Elya e os seus colegas mostraram que o fungo poderia estar a segregar algo no “sangue” da mosca – a sua hemolinfa –.que ajuda a manipular neurônios de mosca. Quando ela injetou a hemolinfa de moscas infectadas em moscas não infectadas, estas começaram a se comportar como se tivessem sido zumbificadas.

Elya também descobriu que os neurônios circadianos da mosca – aqueles que a ajudam a acompanhar os ritmos diários – podem estar envolvidos no comportamento de busca de altura, sensível ao tempo. O silenciamento de conjuntos específicos desses neurônios no cérebro inibiu a atividade de cume nas moscas infectadas.

Elya também quer compreender esse controle mental da perspectiva do fungo – e para esse fim, ela, De Fine Licht e outros recentemente sequenciou o enorme E. voagenoma. Concentrando-se na cepa que infecta as moscas-das-frutas, os cientistas relataram ter encontrado genes semelhantes a um chamado “colarinho branco 1”, que contém instruções para fazer um sensor de luz azul em um molde chamado Neurospora crassa. Em N.crassa colarinho branco 1 desempenha um papel nos ritmos circadianos – e por isso os cientistas levantam a hipótese de que este gene pode estar envolvido na determinação do momento preciso do comportamento de subida das moscas infectadas perto do pôr do sol, seguido pela sua morte.

Os cientistas também descobriram muitos genes que poderiam ajudar o fungo a aproveitar ao máximo os tecidos e nutrientes da mosca. Estes incluíam genes especializados que codificam as enzimas trealase, que digerem a trealose, o açúcar primário da hemolinfa; para proteínas como quitinases, que decompõem a quitina no exoesqueleto da mosca; e para lipases, que decompõem as gorduras.

“Isso faz sentido, certo? Porque esses fungos são muito especializados na forma como utilizam seus hospedeiros – não matando-os primeiro e depois comendo-os, que é uma estratégia usada por muitos patógenos generalistas – mas, em vez disso, crescem dentro dos insetos”, Elya diz. “Ser capaz de atingir especificamente cada tecido do hospedeiro é importante.”

E a busca por mais pistas continua, com os pesquisadores indo além do genoma estático para estudar as cópias de RNA dos genes que são produzidas quando genes específicos estão ativos. Num artigo de investigação que ainda não foi revisto por pares, Sam Edwards, investigador de pós-doutoramento na Universidade de Wageningen, na Holanda; De Fine Light; e colegas relataram sua análise do RNA em cabeças de moscas em diferentes momentos após um E. voainfecção. Ao descobrir quais genes de moscas e fungos estavam ativos dentro da cabeça da mosca, eles esperavam ter uma ideia de como o fungo manipula o comportamento da mosca.

A equipe detectou atividade de um gene fúngico semelhante a um chamado ecdisteróide UDP-glucosiltransferase, ou “egt”, que está presente em certos vírus zumbificantes. Esses vírus, como E. voa , forçar suas vítimas infectadas – neste caso, lagartas – a se mudarem para locais altose em um movimento mais horrível do que o de suas contrapartes fúngicas, fazem com que as lagartas derretam e liberem as partículas virais abaixo. O gene egt desempenha um papel neste comportamento de cume de lagarta induzido por vírusentão os pesquisadores agora querem saber se o gene em E. voa é a chave para induzir o cume em moscas infectadas.

Numa reviravolta adicional, tanto a pré-impressão de De Fine Licht como um estudo recente da Universidade da Califórnia, Berkeley, que Elya co-escreveu encontre isso E. voa pode não estar operando sozinho. O fungo parece estar infectado por um vírus ao mesmo tempo que parasita moscas domésticas e moscas-das-frutas. Ainda não se sabe se esse vírus ajuda o fungo a controlar a mosca.

Elya, De Fine Licht e outros ainda querem saber como o fungo inicia sua manipulação. Uma hipótese é que E. voa libera diretamente uma substância química que ativa os neurônios envolvidos no comportamento de cume da mosca. Mas outra hipótese é que a presença intensa do fungo e as consequentes alterações fisiológicas na mosca fazem com que os próprios neurónios da mosca libertem substâncias químicas para iniciar o processo.

De Fine Licht deseja que o sistema mosca-fungo zumbi seja ensinado nas escolas, para atrair jovens entusiastas da ciência. Ele e Edwards publicaram recentemente instruções sobre como observar o fungo zumbificante no laboratório. “Isso poderia encorajar professores do ensino médio e outras pessoas a experimentarem isso, se quisessem”, diz De Fine Licht.

Parte disso envolve a coleta de cadáveres de moscas no campo e o isolamento do fungo deles.

“Ou você poderia tentar infectar algumas moscas saudáveis ​​no laboratório, juntando-as ao cadáver”, diz De Fine Licht. “Isso pode ser o mais divertido, certo? Tentando observar o comportamento dos zumbis em uma caixinha.”

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