Recifes de Venenos e Toxinas

Guerra química na corrida armamentista evolucionária


Água-viva (Pelagia noctiluca)
Colocando de forma modesta, pode-se dizer que o mundo subaquático é diverso. Ele abriga uma vasta gama de vida vegetal e animal, desde microrganismos unicelulares até complexos vertebrados de 30 metros de comprimento que se alimentam de presas que eles não conseguem ver. Organismos marinhos descendem de linhagens que remontam a 3 bilhões de anos, e durante este extraordinário período de tempo inúmeras espécies apareceram e depois, por uma razão ou outra, desapareceram, caindo em esquecimento.

As criaturas que os mergulhadores observam nos recifes de corais hoje em dia descendem de ancestrais desconhecidos, muitos dos quais não sabemos absolutamente nada a respeito. De esponjas a anêmonas do mar, os habitantes dos recifes modernos e de outros ecossistemas marinhos, foram sendo selecionados durante várias gerações. Alguns organismos estão mais bem adaptados a certos ambientes, são mais eficientes na aquisição de comida ou apresentam meios de se proteger um pouco mais eficientes do que os demais. Debaixo da água, os mergulhadores observam vencedores evolucionários no habitat para o qual eles foram adaptados.
Um lugar perigoso
A harmonia ostensiva dos ecossistemas marinhos observada pelos mergulhadores é uma grande ilusão. A partir da perspectiva de qualquer invertebrado ou peixe, o recife é um lugar impiedoso onde a competição é acirrada, e onde se pode desaparecer goela abaixo em um piscar de olhos. Pressões evolutivas surgem tanto do ambiente físico quanto de outros organismos: predadores, presas, competidores e aqueles ligados através de simbioses. Os recifes de corais atuais são cheios de criaturas que coexistem em um equilíbrio sutil e desenvolvido através de interdependência e co-evolução.

Então como os vermes, briozoários, equinodermos, tunicados e peixes modernos "venceram"? Como os lentos nudibrânquios e os corais inertes ganharam a competição com outros animais que teriam tomado seus lugares se pudessem? Virtualmente todas as partes de uma criatura contribuem para o seu sucesso, e devido a uma variedade de fatores ecológicos, animais de recifes tropicais se tornaram particularmente especializados, através das gerações, se adaptando a habitats específicos, tipos de comida, salinidades e outras variáveis. Entre as estratégias adotadas ao longo do tempo geológico (que incluem velocidade, força e tamanho), uma das mais eficientes é a produção de substâncias químicas potentes que ajudam a determinar quais espécies são vitoriosas e quais são deixadas para trás ao longo do caminho evolutivo.

Entra a toxina

Ouriços-de-fogo (Asthenosoma spp.)
Por centenas de milhares de anos, plantas e animais do ecossistema recifal desenvolveram toxinas através de mutações genéticas aleatórias e seleção natural. Estes compostos químicos são usados em táticas de defesa e de predação que incluem embaralhar os sinais cerebrais dos adversários, paralisar os músculos, destruir células do sangue e digerir tecidos internos. Os recifes que nós mergulhadores observamos não tem nada de tranquilo.

Pode parecer estranho pensar sobre isso enquanto flutuamos sobre a animada atividade de um recife saudável, mas as especializações extremas, a competição e a necessidade de subjugar presas de forma rápida e silenciosa foi o que guiou a evolução das toxinas marinhas. Toxinas são o resultado de uma complexa corrida armamentista entre organismos que obtiveram alguma habilidade para vencer pela competição, escapar ou predar outros.

Uma toxina é um veneno produzido biologicamente e em alguns casos ela pode ser administrada através de um sistema de inoculação dedicado — uma mordida ou uma ferroada, por exemplo. Quando toxinas entram em contato com tecido vivo elas podem danificar ou bloquear enzimas, receptores celulares ou canais nervosos. As toxinas são altamente variadas; pesquisadores da University of Hawaii estimam que existam na natureza cerca de 20 milhões de toxinas diferentes. Algumas causam apenas um leve desconforto, enquanto outras são extremamente mortais. Algumas são relativamente simples, enquanto outras são surpreendentemente complexas; o veneno de um Conus sp., por exemplo, é composto por dezenas de proteínas, cada uma com afinidade por um canal nervoso ou receptor específico.

As toxinas são consideradas metabólitos secundários porque não estão diretamente envolvidos no crescimento, desenvolvimento ou reprodução dos organismos, mas elas estão diretamente envolvidas na sobrevivência destes. O Professor assistente de estudos ambientais da University of Southern California, David Ginsburg, declarou que "os metabolitos secundários são mais comuns entre organismos marinhos bentônicos, como invertebrados e algas, que são os organismos mais abundantes em um recife de corais (assim como são os organismos ecologicamente mais significantes), porque os organismos bentônicos são vulneráveis às mais altas taxas de ataques...". Em outras palavras, as criaturas lentas ou imóveis que compõe os recifes tão apreciados pelos mergulhadores são frequentemente produtores de toxinas.
Esponjas

O nudibrânquio de várias cores Hypselodoris bullocki
As esponjas estão entre os animais sésseis mais comuns nos recifes. Suas espículas de carbonato de cálcio ou de sílica oferecem um pouco de proteção, mas assim como algumas algas, as esponjas desenvolveram uma gama de metabólitos secundários que afastam a maior parte dos peixes e invertebrados. Entretanto, alguns predadores como os Peixes Anjo e os nudibrânquios, desenvolveram maneiras de metabolizar as toxinas das esponjas. Na verdade, os nudibrânquios ainda deram um passo à frente e são capazes de utilizar a toxina das presas para suas próprias finalidades. Muitos destes gastrópodes coloridos e de movimentação lenta, valorizados por fotógrafos subaquáticos, alimentam-se de esponjas, corais moles ou tunicados e incorporam as toxinas destes organismos em seus próprios tecidos. Desta forma os nudibrânquios garantem um mecanismo de defesa eficiente sem a necessidade de gastar uma grande quantidade de recursos na fabricação de suas próprias toxinas.
Cnidários
Todos os corais possuem células urticantes, mas alguns (principalmente os corais moles) apresentam células urticantes menos potentes do que os demais cnidários e, portanto, dependem mais da defesa química para se defender dos predadores. Estes metabólitos secundários também ajudam os organismos a vencer competidores na batalha por espaço e outros recursos. Uma manifestação comum desta tática é a liberação na água de proteínas que inibem o crescimento de outras espécies nas proximidades. Isto é especialmente importante para colônias de corais jovens ou de larvas que seriam sufocadas por competidores se não fosse pelos metabólitos secundários.

O animal mais perigoso que os mergulhadores podem encontrar é parente dos corais: são as cubomedusas. Estes predadores translúcidos e mortais imobilizam pequenos crustáceos e larvas de peixes imediatamente após tocá-los, através da liberação de uma potente mistura de neurotoxinas, cardiotoxinas e miotoxinas que causam paralisia respiratória e muscular imediata. As formidáveis toxinas permitem que a frágil cubomedusa não se machuque ao capturar as suas presas.
Moluscos
A maioria dos mergulhadores sabe que não se deve mexer com os aparentemente inofensivos Cônus sp., mas sua toxina é mais perigosa do que eles imaginam. Existem mais de 600 espécies de caramujos do tipo Cônus sp., e cada uma delas fabrica sua própria neurotoxina usada para paralisar sua presa específica. Pesquisadores da University of Hawaii estimam que 100.000 toxinas estão presentes nas substâncias inoculadas por estes gastrópodes , coletivamente chamadas de conotoxinas.

Alguns tipos de Cônus sp. usam seus projéis em forma de arpão e cheios de conotoxinas para matar peixes, enquanto outras espécies predam moluscos ou vermes. Os peixes são presas rápidas, por isso é vital que as toxinas dos predadores ajam rapidamente. Se a presa não morrer imediatamente, significa que ela caíra a alguma distância do predador e será rapidamente roubada por um outro predador mais rápido. Um aspecto misterioso da biologia dos Cônus sp. é que o organismo é capaz de alterar a composição de sua toxina em cada inoculação.

Outro animal famoso por seu veneno letal, que paralisa o sistema respiratório da presa, é o polvo-de-anéis-azuis (Hapalochlaena spp.). No entanto, eles não fabricam seu próprio veneno. Eles possuem uma glândula salivar próximo ao seu bico que contém uma bactéria simbionte que produz maculotoxina (MTX) e hapalotoxina. A MTX aparentemente não tem efeito nos caranguejos, o alimento preferido do polvo, e é portanto utilizada como defesa. O MTX também é muito provavelmente utilizado para inibir a predação dos ovos do polvo. Ele libera hapalotoxina na água quando existem caranguejos por perto. Isso permite que o polvo desmembre e se alimente facilmente dos caranguejos paralisados sem se arriscar significantemente.
Peixe

Peixe-Leão (Dendrochirus brachypterus)
Um estudo do American Museum of Natural History (Museu Americano de História Natural — MAHN) em 2006 estimou que existam mais de 2.000 espécies de peixes venenosos. Alguns produzem seu próprio veneno, e outros apresentam relações simbióticas com bactérias que produzem toxinas. O peixe pedra (Synanceia spp.) é um exemplo clássico de peixes venenosos que produzem neurotoxinas capazes de causar dor suficiente para deter predadores. William Leo Smith, do MAHN, declarou, "Não sabemos como o peixe pedra evoluiu, mas algo realmente apavorante deve ter existido para fazer com que esta coisa de mais de meio metro de comprimento desenvolvesse uma toxina tão forte..."

O Baiacu, o Baiacu-de-espinho, o Peixe-mandarim, os peixes da família Siganidae, os da família Blenniidae, os Bagres e as arraias todos produzem toxinas de defesa, algumas letais, e todas convincentemente inibem os atacantes. Enquanto essas proteínas se desenvolviam e sofreriam mutações, a produção de venenos cada vez mais fortes foi se tornando um elemento muito importante para a sobrevivência de muitos peixes, especialmente durante as fases juvenis. Estes valiosos sistemas químicos de defesa ainda levaram a evolução de uma variedade de espécies miméticas. Estes organismos usam o reconhecimento do peixe ou invertebrado venenoso por parte do predador para evitar a predação sem ter que investir seus recursos na produção de toxinas.

Durante eras os predadores, presas e competidores têm batalhado entre si e sua interação molda continuamente os ecossistemas marinhos. As pressões evolutivas presentes na vida submarina ao longo do tempo foram responsáveis pela introdução e intensificação da guerra química. As toxinas são, inquestionavelmente, determinantes para as criaturas que se desenvolveram sem ossos, armaduras, espinhos ou ainda sem a habilidade de locomoção. Ao longo da história aleatória da árvore da vida, os compostos químicos adquiriram um papel comum e vital na sobrevivência de muitos, se não de todos, animais que habitam os recifes.

As toxinas também se mostraram muito importantes nos esforços humanos. Segundo Ginsburg "...o estudo dos metabólitos secundários marinhos é importante, não apenas para que possamos compreender melhor o funcionamento ecológico e a estrutura de comunidade do ambiente natural, mas também para aumentarmos os muito serviços ecossistêmicos (que incluem farmacêuticos, produtos alimentícios e outros) que os produtos naturais marinhos nos oferecem." Apesar de sua forma, função e origem específicas, as toxinas provaram ser componentes essenciais de um recife saudável, embora venenoso.

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© Alert Diver — 1º Trimestre 2013

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