Embora a quantidade seja discutível, tanto as abelhas domesticadas quanto outros polinizadores são fundamentais para o cultivo de muitos alimentos. Entre 7% e 35% das plantações americanas dependem, de alguma forma, das abelhas. Trigo, milho e arroz têm polinização através do vento, enquanto que alface, feijão e tomate realizam a autopolonização. Porém, em certas culturas, as abelhas são indispensáveis.
As abelhas são extremamente valiosas do ponto de vista financeiro, não apenas por causa do mel, mas também por serem insetos que possibilitam a reprodução de (muitas) plantas com flores. Já que não é possível contar com insetos selvagens para realizar a polinização de vastas áreas de monoculturas, os agricultores contratam apicultores para que suas colmeias fiquem perto das culturas. Isto originou a apicultura migratória, que hoje é indispensável para o cultivo comercial de várias plantas, como é o caso da amendoeira.
As abelhas melíferas evoluíram para um rebanho manejado, com um papel complexo na agricultura e práticas de produção e manejo estabelecidas. Os apicultores precisam manter as colônias saudáveis. Todas as colônias de abelhas diminuem significativamente de tamanho durante os meses de inverno, mas as perdas durante o inverno aumentaram nos últimos 15 anos e agora giram em torno de 40%. Essas taxas de mortalidade persistentemente altas alimentaram especulações imprecisas sobre a causa, frequentemente culpando uma classe de pesticidas, os neonicotioides, como o principal culpado. As evidências não sustentam essa alegação. A causa dos problemas de saúde das abelhas é conhecida e não são os pesticidas nem os modelos de produção agrícola; são as doenças.
As abelhas melíferas são suscetíveis a muitas infecções por parasitas e vírus. De fato, a coinfecção com ácaros parasitas e vírus de RNA é particularmente destrutiva para as abelhas e é responsável por grande parte das perdas de colônias. Os parasitas externos mais comuns são os ácaros Varroa (nome científico Varroa destructor), que se alimentam da gordura corporal das abelhas. O vírus da asa deformada é outro perigo comum. Este vírus de RNA utiliza os ácaros Varroa como vetores de doenças e infecta o corpo das abelhas, levando a deformidades no desenvolvimento.
O tratamento da infecção por Varroa é difícil. Os métodos comuns incluem pesticidas – aos quais a Varroa começou a desenvolver resistência –, triagem mecânica de abelhas, bem como o ensino das abelhas a reconhecer e matar pupas infectadas. Um tratamento mais seletivo e eficaz poderia salvar as abelhas e os recursos agrícolas, e este tratamento pode já estar presente no microbioma intestinal das abelhas.
RNA ao resgate
Em animais, o DNA armazena o material genético, e as moléculas de RNA têm vida curta e executam funções específicas. O RNA ribossômico desempenha um papel estrutural nos ribossomos, o RNA transportador transporta aminoácidos e o RNA mensageiro carrega as informações necessárias para sintetizar proteínas. Em contraste, muitos vírus carregam sua informação genética em moléculas de RNA. Para se defender contra vírus de RNA, as células desenvolveram um sistema sofisticado chamado RNA de interferência, ou RNAi. Essa complexa maquinaria molecular reconhece o RNA fita dupla e o decompõe.
As abelhas possuem uma combinação de RNAi eficiente que as protege de intrusos em nível molecular. E os pesquisadores podem usar esse sistema para protegê-las contra ácaros e vírus. Se inserirmos RNA complementar ao genoma do vírus da asa deformada, ele formará uma molécula híbrida fita dupla. A combinação de RNAi pode agora fragmentar o genoma do vírus, encerrando assim a infecção viral. O mesmo princípio pode ser usado para atingir genes específicos do parasita. E isso levou à ideia de injetar RNA nas abelhas para protegê-las contra os ácaros Varroa.
Existem vários problemas com a administração de RNA a abelhas individuais. O RNA é uma molécula notoriamente instável e difícil de administrar. O tratamento é de curto prazo, sendo que há efeitos colaterais. E é quase impossível tratar colmeias inteiras. Idealmente, as abelhas manteriam a capacidade de produzir o RNA adequado por um longo tempo (ou permanentemente), mas o expressariam apenas em caso de infecção. Em teoria, deveria ser possível inserir o gene de RNA no genoma das abelhas sob controle rigoroso. Na prática, porém, isso seria extremamente difícil. Mas, embora o processo de engenharia genética de insetos não seja muito prático, a tecnologia para modificar bactérias é bastante madura.
Uma nova abordagem na Universidade do Texas
As abelhas, como todos os organismos, possuem um microbioma rico. Deveria ser possível modificar um desses micróbios para fornecer a cura por RNA às suas abelhas hospedeiras. Essa é exatamente a ideia que pesquisadores da Universidade do Texas exploraram em um artigo recente publicado na Science. Sean Leonard e seus colaboradores modificaram geneticamente a bactéria Snodgrassella alvi wkB2, um dos micróbios mais abundantes encontrados no intestino das abelhas, para fornecer continuamente RNA fita dupla.
Os pesquisadores verificaram inicialmente que as bactérias modificadas podem se estabelecer no intestino das abelhas. Eles testaram se a S. alvi modificada pode fornecer RNA ao hospedeiro e se esse RNA pode estimular uma resposta de RNAi. Como esses primeiros experimentos foram positivos, os cientistas tentaram usar o novo probiótico para tratar infecções por vírus da asa deformada e ácaro Varroa. Seus resultados mostraram que a administração do micróbio modificado melhorou a sobrevivência, enquanto o micróbio por si só não pareceu prejudicar abelhas saudáveis.
Este trabalho de Leonard e do restante da equipe da Universidade do Texas é uma prova de princípio encorajadora. O estudo mostra que os probióticos para abelhas podem conferir resistência a parasitas e vírus por vários dias a abelhas individuais, embora ainda não demonstrem se tal tratamento funcionará bem em nível de colmeia. Tal abordagem tem o potencial de ser uma cura versátil e generalizada: os apicultores poderiam armazenar e administrar probióticos especializados para qualquer possível surto. Os probióticos para abelhas seriam muito específicos para a doença que atacam e teriam impacto ambiental mínimo (contidos nas colmeias e desaparecendo com o tempo).
Os probióticos para abelhas melíferas obteriam aprovação regulatória? A questão é um pouco complicada. Nos EUA, eles provavelmente seriam regulamentados da mesma forma que os probióticos humanos projetados, que já estão no mercado. Mas o mel produzido por abelhas tratadas e as plantações polinizadas estão em território regulatório inexplorado, então nada é garantido, pois esta questão é mais ideológica do que científica. Os produtos alimentícios definitivamente não são OGM, já que o DNA da abelha ou da cultura não seria afetado mas, ainda assim, os órgãos reguladores podem, sob pressão política, exigir provas sobre a segurança ambiental e alimentar, mesmo que não haja base científica lógica para exigir tais informações, visto que não haveria diferença detectável no mel derivado dessas abelhas. Muito provavelmente, países com restrições mais rígidas a OGMs (como a UE) serão tão céticos em relação aos probióticos de abelhas modificadas por RNA quanto em relação a outras tecnologias de engenharia genética, e é improvável que os aprovem.
Universidade de Oxford experimenta outra forma de ajudar as abelhas
Alguns pesquisadores da Universidade de Oxford criaram um suplemento nutricional à base de levedura geneticamente modificada que imita os esteróis do pólen e permitiu que as colônias de abelhas se reproduzissem muito mais e permanecessem fortes mesmo sem flores por perto. Essa descoberta abre novas esperanças para a proteção desses polinizadores essenciais contra a perda de habitat e as mudanças climáticas.
No novo estudo, a equipe modificou com sucesso a levedura Yarrowia lipolytica para produzir uma mistura precisa de seis esteróis essenciais para as abelhas. Essa mistura foi posteriormente incorporada às dietas fornecidas às colônias durante os testes de alimentação de três meses. Estes foram conduzidos em estufas fechadas para garantir que as abelhas fossem alimentadas apenas com as dietas de tratamento.
Ao final do estudo, as colônias alimentadas com a levedura enriquecida com esteróis produziram até 15 vezes mais larvas até o estágio de pupa viável, em comparação com as colônias alimentadas com as dietas controle. As colônias alimentadas com a dieta enriquecida também demonstraram maior probabilidade de continuar a produzir crias até o final do trimestre, enquanto as colônias com dietas deficientes em esteróis cessaram a produção de crias após 90 dias.
Notavelmente, o perfil de esteróis das larvas em colônias alimentadas com a levedura modificada foi semelhante ao das colônias alimentadas naturalmente, sugerindo que as abelhas transferem seletivamente apenas os esteróis biologicamente mais importantes para suas proles.
A autora principal, Professora Geraldine Wright (Departamento de Biologia da Universidade de Oxford), afirmou: “Nosso estudo demonstra como podemos utilizar a biologia sintética para solucionar desafios ecológicos do mundo real. A maioria dos esteróis de pólen utilizados pelas abelhas não está naturalmente disponível em quantidades que possam ser colhidas em escala comercial, impossibilitando a criação de um substituto nutricionalmente completo para o pólen.”
O autor principal, Dr. Elynor Moore (Departamento de Biologia da Universidade de Oxford na época do estudo, agora Universidade de Tecnologia de Delft), acrescentou: “Para as abelhas, a diferença entre uma dieta enriquecida com esteróis e alimentos convencionais seria comparável à diferença, para os humanos, entre consumir refeições balanceadas e nutricionalmente completas e consumir refeições carentes de nutrientes essenciais, como ácidos graxos essenciais. Usando fermentação de precisão, agora podemos fornecer às abelhas um alimento personalizado e nutricionalmente completo em nível molecular.”
Do Pólen à Nutrição de Precisão: Identificando e Produzindo Esteróis Essenciais para Abelhas
Antes deste trabalho, não estava claro quais dos vários esteróis presentes no pólen eram cruciais para a saúde das abelhas. Para responder a essa pergunta, os pesquisadores avaliaram quimicamente a composição de esteróis em amostras de tecido obtidas de pupas e abelhas adultas. Isso exigiu um trabalho extremamente delicado, por exemplo, dissecando abelhas-amas individuais para separar seus intestinos. A análise identificou seis compostos de esteróis que consistentemente constituíam a maioria nos tecidos das abelhas: 24-metilenocolesterol, campesterol, isofucosterol, β-sitosterol, colesterol e desmosterol.
Usando a edição gênica CRISPR-Cas9 (e a expressão gênica de outras espécies além da levedura), os pesquisadores modificaram a levedura Yarrowia lipolytica para produzir esses esteróis de forma sustentável e acessível. A Y. lipolytica foi selecionada por seu alto teor lipídico, segurança alimentar comprovada e uso como suplemento alimentar para aquicultura. Para produzir o suplemento enriquecido com esteróis, a biomassa de levedura modificada foi cultivada em biorreatores, colhida e seca até virar pó.
A coautora Professora Irina Borodina (Centro de Biosustentabilidade da NNF, Universidade Técnica da Dinamarca) declarou: “Escolhemos a levedura oleaginosa Yarrowia lipolytica como nossa fábrica de células porque ela é excelente na produção de compostos derivados de acetil-CoA, como lipídios e esteróis, e porque essa levedura é segura e fácil de escalar. Ela é usada industrialmente para produzir enzimas, ácidos graxos ômega-3, glicosídeos de esteviol como adoçantes de zero caloria, feromônios para controle de pragas e outros produtos.”
Benefícios para a Agricultura e a Biodiversidade
Polinizadores, como as abelhas, contribuem para a produção de mais de 70% das principais culturas do mundo. Declínios severos, causados por uma combinação de deficiências nutricionais, mudanças climáticas, infestações por ácaros, doenças virais e exposição a pesticidas, representam uma ameaça significativa à segurança alimentar e à biodiversidade.
Por exemplo, na última década, a perda anual de colônias comerciais de abelhas nos EUA variou entre 40% e 50%, podendo chegar a 60% a 70% até 2025. Este suplemento recém-desenvolvido oferece um método prático para melhorar a resiliência das colônias sem esgotar ainda mais os recursos florais naturais. Como a biomassa de levedura também contém proteínas e lipídios benéficos, ela pode se tornar um alimento completo para as abelhas.
O coautor Professor Phil Stevenson (RBG Kew e Instituto de Recursos Naturais da Universidade de Greenwich) acrescentou: “As abelhas são polinizadoras cruciais para a produção de culturas como amêndoas, maçãs e cerejas, por isso estão presentes em grande número em algumas áreas de cultivo, o que pode pressionar o fornecimento limitado de flores silvestres. Portanto, nosso suplemento desenvolvido pode beneficiar espécies de abelhas silvestres, reduzindo a competição por suprimentos limitados de pólen.”
Danielle Downey (Diretora Executiva do Projeto Apis m., uma organização sem fins lucrativos de pesquisa sobre abelhas, não afiliada ao estudo) disse: “Dependemos das abelhas para polinizar uma em cada três porções de nossa comida; no entanto, as abelhas enfrentam inúmeros fatores de estresse. Uma boa nutrição é uma maneira de aumentar sua resiliência a essas ameaças e, em paisagens com crescente escassez de forragem natural para as abelhas, um suplemento alimentar mais abrangente pode ser revolucionário.”
"Esta descoberta inovadora de fitonutrientes essenciais — que, quando incluídos em suplementos alimentares, permitem a reprodução sustentada de abelhas — tem imenso potencial para melhorar a sobrevivência da colônia e, consequentemente, os negócios de apicultura dos quais dependemos para nossa produção de alimentos."
Próximos Passos e Aplicações Futuras
Embora esses resultados iniciais sejam promissores, são necessários mais ensaios de campo em larga escala para avaliar os impactos a longo prazo na saúde das colônias e na eficiência da polinização. O suplemento poderá estar disponível para os agricultores dentro de dois anos.
Essa nova tecnologia também poderá ser usada para desenvolver suplementos alimentares para outros polinizadores ou insetos agrícolas, abrindo novos caminhos para a agricultura sustentável.
