Cobras apanhadas a limpar veneno de rãs, numa luta tóxica da natureza

Os 10 ofídios encontravam-se perante um dilema difícil.

Capturados na Amazónia colombiana, passaram vários dias em cativeiro sem comer e, quando finalmente lhes ofereceram alimento, este era tudo menos apetecível: rãs-dardo venenosas de três riscas, Ameerega trivittata.

A pele destas rãs contém toxinas letais - incluindo histrionicotoxinas, pumiliotoxinas e decahidroquinolinas - que interferem com proteínas celulares essenciais.

Seis cobras-terrestres reais (Erythrolamprus reginae) optaram por continuar em jejum. As outras quatro, mais ousadas, avançaram sinuosas para atacar.

Antes de engolirem a presa, porém, arrastaram as rãs pelo chão - um gesto semelhante ao de certas aves que esfregam a presa para remover toxinas, observaram a bióloga Valeria Ramírez Castañeda, da Universidade da Califórnia, Berkeley, e os colegas que realizaram a experiência.

Três das quatro cobras sobreviveram à refeição, o que sugere que o organismo destes animais consegue lidar com as toxinas que permanecem após esse “tratamento” prévio.

A utilização de moléculas mortíferas entre seres vivos existe há centenas de milhões de anos. Primeiro, microrganismos recorreram a compostos químicos para eliminar concorrentes ou atacar células hospedeiras durante infeções; mais tarde, animais passaram a usá-los para capturar presas ou afastar predadores; e as plantas evoluíram toxinas como defesa contra herbívoros.

Como resposta, muitos animais desenvolveram estratégias para resistir a esses venenos. Em alguns casos, além de sobreviverem, chegam a guardar toxinas e a reutilizá-las contra adversários.

Os cientistas começam agora a desvendar estas defesas antitoxinas engenhosas e esperam, a partir daí, encontrar tratamentos mais eficazes para intoxicações em humanos.

De forma ainda mais fundamental, estão a identificar uma força discreta que ajudou a moldar comunidades biológicas ao longo do tempo, afirma a bióloga evolutiva Rebecca Tarvin, também da Universidade da Califórnia, Berkeley, que co-supervisionou a experiência com as cobras e descreveu estratégias deste tipo na Revisão Anual de Ecologia, Evolução e Sistemática (2023).

“Bastam miligramas de um único composto para alterar todas as interações num ecossistema”, diz Tarvin.

Guerra biológica das toxinas: como as espécies se tornam venenosas

As espécies tornam-se tóxicas por vários caminhos. Algumas fabricam as suas próprias toxinas: os sapos bufónidos, por exemplo, produzem moléculas chamadas glicosídeos cardíacos, que bloqueiam uma proteína conhecida como bomba sódio-potássio, responsável por transportar iões para dentro e para fora das células. Esse transporte é crucial para manter o volume celular, contrair músculos e transmitir impulsos nervosos.

Outros animais albergam bactérias produtoras de toxinas no próprio corpo - como acontece com o peixe-balão, cuja carne contendo tetrodotoxina pode ser fatal se ingerida.

E muitos adquirem toxinas através da alimentação. É o caso das rãs venenosas, que comem insetos e ácaros com compostos tóxicos; entre elas está a espécie oferecida às cobras-terrestres reais.

À medida que alguns animais evoluíram para serem venenosos, também tiveram de “reprogramar” o corpo para não se auto-intoxicarem. O mesmo tipo de corrida evolutiva ocorreu em espécies que os comem - ou que são comidas por eles.

A adaptação mais estudada consiste em alterar as proteínas que normalmente seriam inativadas pelas toxinas, tornando-as resistentes. Por exemplo, insetos que vivem e se alimentam em plantas de asclépia (a popular “milkweed”), ricas em glicosídeos, evoluíram bombas sódio-potássio às quais esses glicosídeos já não se conseguem ligar.

Mas mexer numa molécula vital pode ter custos, explica a bióloga molecular Susanne Dobler, da Universidade de Hamburgo, na Alemanha. Nos seus trabalhos com o grande percevejo-da-asclépia, que se alimenta de sementes dessa planta, verificou que quanto mais resistente aos glicosídeos se torna a bomba, menos eficiente ela fica - o que é particularmente problemático em neurónios, onde esta bomba é indispensável.

O inseto parece ter encontrado uma solução para contornar esse compromisso. Num estudo de 2023, Dobler e colaboradores analisaram a resistência a toxinas em três versões da bomba produzidas pelo animal.

Concluíram que a variante mais funcional, presente no cérebro, é também a mais sensível às toxinas. Para Dobler, isso indica que o percevejo-da-asclépia deve ter evoluído outras formas de proteger o cérebro dos glicosídeos.

A investigadora suspeita do envolvimento de proteínas chamadas transportadores ABCB: estas proteínas localizam-se nas membranas celulares e expulsam resíduos e substâncias indesejadas para fora das células. Dobler observou que certas esfingídeas (borboletas-esfinge) usam transportadores ABCB, posicionados junto de tecidos nervosos, para bombear glicosídeos cardíacos para fora das células. É possível que o percevejo faça algo semelhante.

Dobler está também a testar a hipótese de que muitos insetos possuem transportadores ABCB nas membranas intestinais, impedindo que compostos tóxicos entrem no organismo logo à partida.

Isso poderia explicar por que razão o vistoso escaravelho vermelho da cebola, que se alimenta de lírio-do-vale rico em glicosídeos, parece não ser afetado e limita-se a excretar as toxinas. As fezes resultantes têm ainda a vantagem de afastar formigas predadoras, relatou Dobler em 2023.

No caso das cobras-terrestres reais, tudo indica que o fígado desempenha um papel central. Em experiências com culturas celulares, a equipa de Tarvin obteve evidência de que algum componente do extrato de fígado destas cobras protege contra as toxinas das rãs-dardo venenosas de três riscas.

A hipótese do grupo é que as cobras possuem enzimas capazes de transformar substâncias mortíferas em formas não tóxicas, de modo semelhante ao que o corpo humano faz com o álcool e a nicotina. Além disso, o fígado poderá conter proteínas que se ligam às toxinas e impedem que estas atinjam os seus alvos - “absorvendo-as” como esponjas.

Os cientistas já identificaram proteínas deste tipo - verdadeiras “esponjas de toxinas” - no sangue de algumas rãs venenosas, permitindo-lhes resistir à saxitoxina e a toxinas alcaloides obtidas na dieta.

Os esquilos-terrestres da Califórnia parecem recorrer a um truque parecido para se defenderem do veneno de cascavel, um cocktail de dezenas de toxinas que, entre outros efeitos, destrói paredes de vasos sanguíneos e impede a coagulação. O sangue destes esquilos contém proteínas que neutralizam parte dessas toxinas - tal como as próprias cascavéis dispõem de proteínas protetoras, caso o veneno escape das glândulas especializadas.

A composição do veneno varia entre populações de serpentes e, segundo evidências do biólogo evolutivo Matthew Holding, da Universidade do Michigan, o “antídoto” natural dos esquilos-terrestres parece ajustado às cascavéis locais.

Ainda assim, estas defesas não são infalíveis. As cascavéis continuam a evoluir venenos novos para ultrapassar as proteções dos esquilos, diz Holding, e até uma cascavel pode morrer se receber uma dose suficiente do seu próprio veneno.

Por isso, mesmo animais resistentes tendem a adotar, como primeira linha de defesa, estratégias para evitar toxinas. Entra aqui o comportamento de arrastar a presa observado nas cobras-terrestres reais, e também o hábito de algumas tartarugas consumirem apenas a pele do ventre e as vísceras de tritões tóxicos, evitando a pele dorsal, que é a mais perigosa.

Até insetos como as lagartas da borboleta-monarca, apesar de resistentes a glicosídeos cardíacos, fazem incisões nas nervuras das plantas de asclépia para drenar o líquido tóxico antes de começarem a comer.

Um aspeto adicional que merece atenção é que estas táticas de “evitar antes de neutralizar” podem reduzir a dose total de toxina a níveis que o organismo consegue gerir. Em termos evolutivos, pequenas mudanças no comportamento - como esfregar, arrastar, drenar ou selecionar partes do corpo da presa - podem ser tão decisivas quanto alterações genéticas em proteínas e enzimas.

Reaproveitar toxinas para defesa

Muitos animais também aprenderam a armazenar, com segurança, químicos tóxicos que ingerem e a reutilizá-los a seu favor. O escaravelho iridescente do dogbane, por exemplo, obtém glicosídeos cardíacos das plantas hospedeiras e depois - provavelmente através de transportadores ABCB - desloca esses compostos para a superfície dorsal, usando-os como escudo defensivo.

“Quando se irritam estes escaravelhos, vêem-se pequenas gotículas a surgir nos élitros, na superfície dorsal”, diz Dobler.

Ao “apropriarem-se” de venenos, alguns insetos tornam-se dependentes das suas plantas hospedeiras para sobreviver. A ligação entre a borboleta-monarca e a asclépia é um exemplo emblemático - e também uma boa ilustração de como estas relações podem ter efeitos a grandes distâncias e ao longo de várias espécies.

Num estudo de 2021, o biólogo evolutivo e geneticista Noah Whiteman, da Universidade da Califórnia, Berkeley, e um colega identificaram quatro animais que evoluíram tolerância a glicosídeos cardíacos, o que lhes permite alimentar-se de monarcas. Um deles é o cardeal-de-cabeça-preta, uma ave que se farta de monarcas nas florestas de abetos de alta montanha no México, para onde as borboletas migram no inverno.

Pense-se nisto, diz Whiteman: uma toxina montada numa planta de asclépia numa pradaria de Ontário acabou por influenciar a biologia de uma ave, de forma a permitir-lhe uma refeição segura numa floresta a milhares de quilómetros de distância.

“É extraordinário”, afirma - “o percurso feito por esta pequena molécula e a forma como ela condiciona a evolução”.

Além das implicações ecológicas, estas descobertas podem orientar novas abordagens biomédicas: compreender enzimas, transportadores ABCB e proteínas “esponja de toxinas” em animais resistentes pode inspirar terapias de desintoxicação, métodos de neutralização de venenos e estratégias para limitar a entrada de tóxicos nas células humanas.

Este texto foi publicado originalmente numa revista sem fins lucrativos dedicada a tornar o conhecimento científico acessível a todos. Pode subscrever o respetivo boletim informativo.