Potentiality of native Bacillus thuringiensis isolates against the destructive pest, Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae)

No mundo da agricultura, poucas pragas são tão persistentes ou tão prejudiciais quanto a traça-do-fundo-preto (diamondback moth). Este pequeno inseto, cuja fase larval se alimenta de vegetais crucíferos como repolho, couve-flor e brócolis, tornou-se uma dor de cabeça global para os agricultores. A traça é notória pela sua capacidade de sobreviver a quase todos os sprays químicos lançados contra ela. Ao longo de décadas de uso intensivo de inseticidas, a traça desenvolveu uma armadura genética, tornando inúteis muitos dos venenos mais comuns do mundo. Quando os produtos químicos falham, os agricultores recorrem frequentemente a alternativas biológicas, especificamente a uma bactéria que vive no solo chamada Bacillus thuringiensis. Esta bactéria é um predador natural de muitas larvas de insetos. Ela funciona produzindo pequenas proteínas cristalinas que atuam como chaves biológicas. Quando uma lagarta faminta come as bactérias, estes cristais dissolvem-se no seu intestino, libertando toxinas que perfuram o revestimento digestivo do inseto, fazendo com que este pare de se alimentar e acabe por morrer. Durante anos, os agricultores confiaram em estirpes específicas desta bactéria, mas a traça está a começar a compreender o processo. Tal como aprendeu a resistir aos sprays químicos, as populações da traça-do-fundo-preto estão também a começar a resistir às toxinas bacterianas padrão, criando uma necessidade urgente de novas armas biológicas mais diversas.

Investigadores da Universidade Agrícola de Tamil Nadu, na Índia, partiram para encontrar estas novas armas, olhando mais de perto para o que estava à sua volta. Em vez de dependerem das poucas e conhecidas estirpes de bactérias utilizadas em produtos comerciais, voltaram a sua atenção para o próprio solo. Recolheram cinquenta e oito estirpes nativas diferentes de Bacillus thuringiensis de ambientes locais, esperando que estes micróbios autóctones pudessem guardar segredos que as estirpes laboratoriais padrão haviam perdido. A equipa tratou estas cinquenta e oito amostras como uma vasta biblioteca de soluções potenciais, realizando triagens para ver quais delas carregavam os projetos genéticos para as proteínas mais eficazes de morte de insetos. Procuravam uma combinação específica de genes que produzem diferentes tipos de toxinas, acreditando que uma mistura de diferentes estratégias de ataque seria mais difícil de a traça resistir do que um único tipo.

A investigação começou com uma inspeção visual das bactérias a crescer no laboratório. Os investigadores observaram que as estirpes nativas não eram todas iguais; elas formavam colónias com diferentes formas e texturas, sugerindo profundas diferenças genéticas por baixo da superfície. Para ver as armas reais que estas bactérias carregavam, a equipã utilizou microscópios potentes para examinar os cristais produzidos pelos candidatos mais promissores. Encontraram uma variedade fascinante de formas. Algumas bactérias produziam cristais que pareciam duas pirâmides unidas pelas suas bases, enquanto outras faziam estruturas em forma de cubo ou esferas arredondadas. No mundo destas bactérias, a forma é uma pista direta para a função. Os cristais em forma de pirâmide normalmente carregam um tipo de toxina, enquanto os de forma cúbica carregam outro. Os investigadores descobriram que muitas das suas estirpes nativas não estavam limitadas a apenas uma forma; produziam uma mistura, sugerindo que poderiam atacar a praga de várias formas simultaneamente.

Para confirmar o que estavam a ver ao microscópio, os cientistas recorreram à biologia molecular. Extraíram o ADN das bactérias e utilizaram a técnica de reação em cadeia da polimerase para procurar genes específicos conhecidos por produzir toxinas inseticidas. Procuravam genes que codificam três tipos principais de proteínas: Cry1, Cry2 e Vip3A. Os resultados foram impressionantes. Todas as doze estirpes mais promissoras carregavam o gene para Cry1, a toxina mais comum. No entanto, a diversidade foi muito além disso. Várias destas estirpes nativas também carregavam o gene para Cry2, e um número ainda maior carregava o gene para Vip3A. Este último gene é particularmente importante porque produz uma toxina que funciona de forma diferente das outras, visando o inseto de uma maneira que as toxinas padrão não o fazem. Crucialmente, os investigadores descobriram que algumas destas estirpes nativas possuíam os três tipos de genes ao mesmo tempo. Esta diversidade genética era um contraste gritante com a variedade limitada encontrada nas estirpes comerciais padrão utilizadas pelos agricultores hoje em dia.

A equipa passou então da bancada do laboratório para o inseto vivo para testar se estas vantagens genéticas se traduziam em poder no mundo real. Pegaram nas doze estirpes bacterianas mais promissoras e alimentaram larvas de traça-do-fundo-preto num ambiente controlado. Mediram quanto da proteína bacteriana era necessária para matar metade das larvas, uma forma padrão de avaliar a força de um veneno. Os resultados mostraram que várias das estirpes nativas eram incrivelmente potentes. Três estirpes específicas, identificadas pelos códigos RM12, T20B e T32, eram tão mortíferas como a estirpe de referência padrão utilizada em produtos comerciais. De facto, a estirpe nativa mais eficaz exigia apenas uma fração minúscula de um micrograma de proteína por mililitro de água para alcançar o mesmo resultado letal que as melhores bactérias comerciais conhecidas. As outras estirpes nativas também eram eficazes, embora ligeiramente menos potentes, mas todas demonstraram uma clara capacidade de matar a praga resistente.

O estudo conclui que o solo contém um vasto e inexplorado reservatório de diversidade biológica que poderia ser a chave para salvar as culturas de crucíferos. Os investigadores descobriram que estas bactérias nativas não são apenas cópias das que já existem no mercado; são geneticamente únicas, carregando uma gama mais ampla de genes de toxinas e produzindo uma mistura mais variada de formas de cristais. Esta diversidade é o ativo mais valioso, pois oferece um ataque complexo que é muito mais difícil para a traça-do-fundo-preto desenvolver resistência. Embora o estudo tenha sido conduzido num ambiente de laboratório e de estufa, as descobertas sugerem que estas estirpes nativas podem ser desenvolvidas em novos biopesticidas. Ao utilizar uma mistura de diferentes toxinas destas bactérias autóctones, os agricultores poderão ser capazes de superar a resistência da traça, oferecendo um caminho sustentável para o cultivo de vegetais num mundo onde as opções químicas estão cada vez mais a falhar. O trabalho destaca que a solução para uma crise agrícola moderna pode não residir na invenção de algo inteiramente novo, mas sim na redescoberta da complexa e natural variedade que já existe no solo sob os nossos pés.