Na maioria das espécies de abelhas do gênero das mamangabas (Bombus), as rainhas passam o inverno enterradas no solo, em uma minúscula cavidade do tamanho de uma uva. Durante seis a nove meses, elas entram em um estado semelhante a um sono profundo chamado diapausa, à espera da primavera.
À medida que as mudanças climáticas trazem chuvas mais intensas em muitas regiões, essas rainhas em hibernação enfrentam riscos crescentes de instabilidade nas condições subterrâneas, incluindo inundações.
É bom, então, que essas rainhas possam sobreviver dias debaixo d'água sem se afogar. Surpreendentemente, nossa nova pesquisa revela que elas conseguem isso por meio de um processo de respiração contínua enquanto submersas por até oito dias.
Tudo começou com um acidente de laboratório
Nós descobrimos inicialmente que as rainhas de mamangabas - também conhecidas como "abelhões" - em hibernação podem sobreviver à submersão devido a um acidente.
Durante um experimento na Universidade de Guelph, alguns dos tubos nos quais as rainhas estavam hibernando na geladeira do laboratório se encheram inadvertidamente de água.
Inicialmente, presumimos que as rainhas tivessem morrido. Mas, após esvaziar a água, elas começaram a se mover e logo se recuperaram. Isso sugeriu que as rainhas de mamangabas poderiam ser capazes de sobreviver à submersão.
Então, projetamos um experimento de acompanhamento envolvendo 143 rainhas de abelhas comuns do leste dos EUA (Bombus impatiens).
Isso confirmou que não foi um acaso: as rainhas resistiram à submersão total por até uma semana.
Isso levantou uma questão intrigante: como esse inseto polinizador terrestre consegue sobreviver debaixo d'água? Responder a essa pergunta exigiu uma abordagem diferente — precisávamos estudar sua fisiologia.
O coração da colônia
A rainha é o coração de uma colônia de abelhões e sua única chance de produzir a próxima geração. Embora muitas vezes ouçamos o zumbido das operárias visitando flores durante o verão, as rainhas raramente são vistas. Elas passam grande parte da estação dentro do ninho, depositando ovos que se tornarão operárias e, mais tarde no verão, machos e novas rainhas.
Quando chega o inverno, a maioria dos membros da colônia morre e apenas as rainhas recém-produzidas sobrevivem. Após o acasalamento, essas novas rainhas se dispersam e cavam tocas no subsolo, cada uma se instalando em uma pequena cavidade onde entram em diapausa.
Quando a primavera finalmente retorna, as rainhas que sobreviveram ao longo sono subterrâneo emergem de suas tocas e começam a importante tarefa de fundar uma nova colônia.
Respirando debaixo d'água
Para entender como essas rainhas conseguem sobreviver à submersão, estudamos sua respiração e metabolismo em nosso laboratório na Universidade de Ottawa.
Durante a diapausa, as rainhas já estão em modo de economia extrema de energia. A energia que precisam para se manter vivas (conhecida como taxa metabólica) cai em mais de 99%. Quando submersas, as necessidades energéticas caem ainda mais. Com demandas de oxigênio tão pequenas, a respiração subaquática se torna possível.
Mas como determinamos se as rainhas realmente respiram debaixo d'água? Uma maneira é medir os gases trocados com a água ao redor. Fizemos isso e os resultados foram impressionantes: as rainhas consumiram oxigênio e liberaram dióxido de carbono continuamente debaixo d'água durante um período de oito dias de submersão.
Muitos insetos aquáticos usam um truque simples para respirar debaixo d'água. Uma fina camada de ar adere ao seu corpo, permitindo que usem seu sistema normal de respiração aérea — o sistema traqueal. O oxigênio da água ao redor se difunde lentamente nessa camada de ar. As rainhas de mamangabas provavelmente dependem do mesmo mecanismo.
Ainda assim, a respiração subaquática por si só não atende totalmente às necessidades energéticas da rainha. Para compensar o que falta, as rainhas também produzem alguma energia por meio do metabolismo anaeróbico — um processo que não requer oxigênio. Essa via metabólica produz ácido lático, que detectamos nas rainhas durante a submersão.
Esses truques fisiológicos permitem que as rainhas sobrevivam debaixo d'água, mas têm um custo. Após voltarem à superfície, as rainhas passam vários dias se recuperando, gastando muito mais energia do que gastariam se nunca tivessem mergulhado.
Uma resiliência inesperada
As abelhas-rainhas das mamangabas passam o inverno sozinhas, enterradas no solo e contando com a energia armazenada para sobreviver até a primavera. Sua capacidade de tolerar dias de submersão — e até mesmo respirar debaixo d'água — revela uma resiliência inesperada a um dos perigos da vida subterrânea.
Isso é importante porque as colônias de abelhas dependem inteiramente da sobrevivência das rainhas que hibernam. Se uma rainha morrer durante o inverno, a colônia que ela teria fundado na primavera seguinte nunca existirá.
Essa capacidade de sobreviver à submersão pode desempenhar um papel importante — e anteriormente ignorado — na resiliência das populações de abelhões ameaçadas.
Mesmo no caso de insetos conhecidos e relativamente bem estudados, como as abelhas, ainda há muito a aprender sobre as formas surpreendentes como elas lidam com os desafios ambientais.
Sabrina Rondeau recebeu financiamento do Natural Sciences and Engineering Research Council do Canadá, do Fonds de Recherche du Québec — Nature et Technologies e da Weston Family Foundation.
Charles-Antoine Darveau recebe financiamento do programa de bolsas Discovery do Natural Sciences and Engineering Research Council do Canadá.
Nigel Raine recebe financiamento do Natural Sciences and Engineering Research Council do Canadá, do projeto ProPollSoil do programa Horizon Europe, do Canada Foundation for Innovation Innovation Fund, do Ministério da Agricultura, Alimentação e Agronegócios de Ontário, da Canadian Wildlife Federation e da Weston Family Foundation.
