Pesquisa colaborativa: Dimensions US-São Paulo: integrando filogenia, genética e ecologia química para desvendar a emaranhada simbiose multipartida das formigas cultivadoras de fungos

Resumo

Fundamentação: Interações entre espécies podem gerar diversidade. Tal afirmação é aplicável em simbioses que coevoluíram, nas quais processos coadaptativos podem levar à geração e manutenção da diversidade genética e funcional de cada parceiro envolvido, em escalas de tempo microevolutivas. Esse elo evolutivo entre os organismos também pode levar à diversidade taxonômica em escalas de tempo macroevolutivas, quando um ou mais parceiros evoluem em paralelo com o outro. Enquanto isso é amplamente reconhecido, a diversidade nesses sistemas simbiônticos pode estar obscurecida, devido à falta de amostragens em larga escala e estudos taxonômicos aprofundados. Com uma abordagem compreensiva, a presente proposta pretende descobrir a diversidade críptica em um modelo carismático de interação entre organismos, a simbiose das formigas cultivadoras de fungos (i.e., as formigas atíneas). Com amostragens considerando diferentes biomas em extensas áreas geográficas, tendo como alvo espécies que espera-se revelar a diversidade críptica, o grupo de pesquisa desvendará a diversidade taxonômica e filogenética das formigas, do fungo cultivado como alimento por esses insetos, dos fungos parasitas que atacam o cultivar das formigas e das bactérias que atuam na defesa e nos processos metabólicos das colônias das atíneas. Unindo metatranscriptômica e metabolômica, a equipe irá caracterizar a diversidade genética, avaliando se e como as funções do microbioma das colônias das formigas complementam aquelas dos simbiontes principais desse sistema. Por último, considerando que interações químicas são essenciais na maioria das interações interespecíficas, a equipe utilizará técnicas modernas de química de produtos naturais para descobrir a natureza química da comunicação entre os simbiontes e da inibição de patógenos. O projeto conta com a expertise de uma equipe multidisciplinar envolvendo pesquisadores do Brasil e dos EUA, a qual abrange desde taxonomia de insetos e fungos, filogenética, genômica, até a química de produtos naturais. Mérito intelectual. Embora uma profunda percepção da evolução e diversificação dos organismos tenha sido obtida com o estudo de interações bidirecionais entre predadores e presas, entre parasitas e hospedeiros, e entre parceiros mutualistas; há um crescente reconhecimento de que tais processos coevolutivos estão imersos dentro de comunidades ecológicas complexas. Essas envolvem várias espécies, muitas das quais são micro-organismos. Tal complexidade pode levar à coevolução difusa, onde as espécies que interagem não evoluem em resposta apenas umas às outras, mas a múltiplos parceiros e antagonistas em potencial. Avaliar se a coevolução e a especialização podem ser rigorosamente mantidas em tal contexto requer amostragens e uma compreensão extensivas da diversidade taxonômica, filogenética e funcional dentro de um sistema. Com base em pesquisas anteriores sobre a simbiose entre formigas e fungos, o presente projeto revelará a diversidade dessa carismática simbiose para abordar tal questão central. Impactos mais amplos. Como exemplo clássico de simbiose e coevolução, o sistema das formigas atíneas tem uma extensa história de pesquisa e que cativa o público em geral. A equipe colaborará com um historiador para documentar a pesquisa internacional e como ela se baseia em pesquisas anteriores. Entrevistas em vídeo decorrentes dessa colaboração servirão como base para uma plataforma de vídeo multimídia, que será exibida em dois museus e em um festival de ciência para o público. No Brasil, os pesquisadores conduzirão um workshop para estudantes de graduação e pós-graduação sobre isolamento de micro-organismos. O projeto formará vários recursos humanos, desde pós-doutorandos, estudantes de pós-graduação até alunos de graduação, que serão recrutados através de uma abordagem direcionada para alcançar candidatos de origens sub-representadas das disciplinas STEM (ciência, tecnologia, engenharia e matemática). (AU)