Polióis e compostos voláteis em jardins de fungos de formigas: ecologia, evolução e aplicações biotecnológicas

Resumo

As formigas da subtribo Attina (Formicidae: Myrmicinae), as attinas, estão distribuídas no Continente Americano, com a maioria das espécies na América do Sul. Ocorrem em 15 gêneros e mais de 250 espécies, que dependem, para sua nutrição, de fungos mutualistas que digerem uma variedade de substratos nos "jardins de fungos" nos seus ninhos. Nós manipulamos o jardim da cortadeira Atta bisphaerica, que degrada monocotiledôneas em monossacarídeos e polióis, e conseguimos reproduzir a conversão de biomassa vegetal em manitol e arabitol, dois produtos de altíssimo valor econômico. Além das cortadeiras, que digerem folhas frescas, existem outros quatro grupos de formigas attinas especialistas em digerir outros tipos de biomassa: sementes vegetais, carcaças de insetos, fezes de insetos, folhas e flores murchas que caem das plantas, monocotiledôneas, dicotiledôneas. As enzimas e os produtos gerados nestes processos permanecem desconhecidos para a Ciência e inexplorados pela Biotecnologia. Não se sabe se esses quatro especialistas geram também polióis ou mesmo outro produto de interesse biotecnológico. Os polióis podem ser estocados em grandes quantidades sem causar alterações osmóticas relevantes, não são facilmente assimiláveis por microrganismos invasores, podem estabilizar exoenzimas digestórias dos jardins e são fontes nutricionais para as formigas. Vantagens como estas fazem da produção de polióis uma importante inovação evolutiva para o mutualismo entre as formigas e fungos, cuja origem e evolução permanecem desconhecidos. Adicionalmente, os polióis podem representar um importante meio de comunicação química direcionando a preferência das formigas, o que é um fenômeno chave na origem do mutualismo. Buscando testar estas hipóteses e responder àquelas questões, o presente projeto de pós-doutorado tem os seguintes objetivos: (1) determinar a palatabilidade dos polióis às formigas e possíveis efeitos dessas substâncias no comportamento de seleção ou recusa de fungos a elas apresentados, bem como implicações evolutivas na escolha do parceiro ao longo da evolução do mutualismo; (2) avaliar as respostas comportamentais das formigas a diferentes tipos de polióis; (3) averiguar a presença da inovação já caracterizada em cortadeiras nos demais quatro tipos de agriculturas praticadas pelas formigas da subtribo Attina; (4) identificar outros produtos da bioconversão de biomassa por sistemas attíneos, buscando inspirar novos processos biotecnológicos para a produção de compostos de alto valor de mercado e (5) revelar aspectos da integração metabólica entre formigas e microrganismos. (AU)