The insecticidal potential of Bacillus cereus group strains from insect-dense regions of the United Kingdom

Os agricultores há muito dependem de um aliado natural para proteger suas colheitas: uma bactéria que vive no solo e produz proteínas tóxicas para insetos, mas inofensivas para humanos. Este guerreiro microscópico, conhecido como Bacillus thuringiensis, tem sido pulverizado em campos e inserido em sementes geneticamente modificadas por décadas, servindo como o pesticida biológico mais importante do mundo. No entanto, assim como os insetos evoluem para sobreviver aos sprays químicos, eles agora estão aprendendo a resistir a essas defesas naturais. À medida que as pragas se adaptam, as ferramentas antigas tornam-se menos eficazes, criando uma necessidade urgente de encontrar novas fontes de poder de combate aos insetos. Os cientistas estão voltando para a natureza, procurando novas linhagens de bactérias na natureza que possam deter as chaves para a próxima geração de proteção de cultivos.

Em um estudo recente, pesquisadores buscaram explorar esse potencial ao procurar em locais onde os insetos vivem em grande número. Eles viajaram para três locais específicos em todo o Reino Unido, incluindo uma floresta com infestações pesadas de besouros, uma estação de pesquisa agrícola e charnecas costeiras repletas de lagartas de mariposas. Do solo, das folhas e até mesmo dos corpos de insetos mortos encontrados nesses locais, a equipe coletou treze novas linhagens do grupo Bacillus cereus, a família de bactérias que inclui o famoso combatente de pragas. Usando sequenciamento genético avançado, eles mapearam todo o código de DNA de cada linhagem para ver quais armas elas carregavam. O objetivo era determinar se essas bactérias selvagens possuíam os mesmos genes de combate a insetos das variedades comerciais, ou se detinham algo inteiramente novo.

A investigação revelou uma rica diversidade de bactérias, muito mais variada do que um único tipo de combatente de pragas. As treze linhagens pertenciam a diferentes famílias genéticas e carregavam conjuntos distintos de instruções. Cinco dessas linhagens foram encontradas possuindo os genes específicos que produzem proteínas cristalinas, as próprias toxinas que tornam o Bacillus thuringiensis eficaz contra insetos. Esses genes não eram aleatórios; eles pareciam corresponder às populações locais de insetos. Por exemplo, as linhagens encontradas nas áreas costeiras, onde as mariposas de inverno são abundantes, carregavam genes conhecidos por atingir insetos do tipo mariposa. As linhagens da floresta, onde os besouros eram comuns, carregavam uma mistura mais ampla de toxinas, incluindo aquelas eficazes contra besouros. Isso sugere que as bactérias são naturalmente ajustadas aos insetos específicos em seu ambiente imediato, evoluindo para combater as ameaças locais.

Além das toxinas conhecidas, os pesquisadores buscaram algo mais elusivo: os projetos genéticos para metabólitos secundários. Estes são compostos químicos complexos que as bactérias produzem para ajudar em sua sobrevivência e competição, frequentemente atuando como antibióticos ou venenos adicionais. A equipe escaneou os genomas em busca de agrupamentos de genes responsáveis pela produção dessas substâncias. Eles encontraram um total de 274 desses agrupamentos de genes entre as treze linhagens. O que foi mais impressionante foi que a vasta maioria desses agrupamentos — mais de 60 por cento — não correspondia a nenhuma fábrica química conhecida no banco de dados científico. Eles eram inteiramente novos. Isso indica que essas bactérias selvagens são capazes de produzir uma ampla gama de produtos químicos únicos que os cientistas ainda não viram, oferecendo um vasto e inexplorado reservatório de potenciais novos inseticidas.

Uma das descobertas mais intrigantes veio de uma linhagem isolada de uma lagarta morta. Diferente das outras, esta bactéria não carregava os genes padrão de proteínas cristalinas. Em vez disso, estava repleta dos agrupamentos de genes inéditos mencionados anteriormente. Isso levanta uma possibilidade fascinante: o inseto pode não ter sido morto pelas proteínas cristalinas familiares, mas por uma dessas armas químicas desconhecidas. Se verdadeiro, isso significa que os "trapaceiros" do mundo bacteriano — linhagens que não produzem as toxinas comuns, mas talvez dependam de outros ataques químicos mais potentes — podem ser tão perigosos para as pragas quanto os conhecidos assassinos.

O estudo também comparou essas novas linhagens selvagens com as bactérias comerciais atualmente utilizadas pelos agricultores. Várias das novas linhagens eram geneticamente quase idênticas às variedades comerciais, sugerindo que as poderosas linhagens de combate a insetos encontradas na natureza são as mesmas que têm sido cultivadas para a agricultura. No entanto, a descoberta dos grupos de genes únicos nas outras linhagens sugere que a natureza ainda guarda segredos que a agricultura comercial ainda não explorou. Embora os pesquisadores alertem que mais trabalho é necessário para confirmar exatamente o que esses novos produtos químicos fazem e se podem ser usados com segurança, as descobertas oferecem um caminho claro a seguir. Ao olhar nos lugares certos — especificamente em ambientes onde os insetos estão prosperando — os cientistas podem encontrar bactérias que não estão apenas travando as mesmas batalhas que nossos cultivos, mas que também estão armadas com armas que ainda não descobrimos.