Como as rainhas de Bombus impatiens conseguem respirar debaixo de água

Em 2024, a ciência ficou surpreendida ao perceber que rainhas de abelhão conseguiam “sacudir a água” e reaparecer ilesas depois de passarem mais de uma semana submersas.

Um novo artigo explica, finalmente, como isso é possível. Entre as ferramentas de sobrevivência destas rainhas está uma capacidade notável: retirar oxigénio da água que as rodeia - o que, na prática, lhes permite respirar debaixo de água durante algum tempo.

Porque é que esta adaptação pode salvar uma colónia

Esta competência pode ser decisiva para o “coração” de uma colónia atravessar uma crise, como a inundação de uma toca. Ao manter-se viva, a rainha ganha a oportunidade de resistir e reconstruir quando o ambiente voltar a ser mais estável. E a própria descoberta aponta para a hipótese de algumas espécies terem reservas ocultas de resiliência perante extremos ambientais.

“Os nossos resultados”, escreve uma equipa liderada pelo fisiologista evolutivo Charles Darveau, da Universidade de Ottawa, no Canadá, “revelam uma estratégia notável de tolerância a inundações e fornecem uma base para explorar os limites, os mecanismos e a importância ecológica da sobrevivência subaquática em insectos terrestres”.

Diapausa no Inverno e o risco de uma toca inundada

Em cada Inverno, certas espécies de insectos entram num período de desenvolvimento e metabolismo suspensos, conhecido como diapausa. Para algumas rainhas de abelhão, isso significa encontrar uma toca confortável e protegida, instalar-se e “adormecer” até as condições melhorarem.

O problema é que essas tocas nem sempre permanecem seguras. Abrigos subterrâneos podem ser vulneráveis a inundações e, durante a diapausa, um abelhão está demasiado lento para reagir com a rapidez que uma situação de emergência exigiria.

Eventos meteorológicos como chuva intensa, derretimento de neve e subida dos lençóis freáticos podem alagar uma toca. Não tem de acontecer com regularidade - basta ocorrer de forma imprevisível e com risco suficiente para que, aparentemente, pelo menos uma espécie norte-americana, Bombus impatiens, tenha desenvolvido uma adaptação.

Em 2024, investigadores mostraram que as rainhas de B. impatiens apresentam uma elevada taxa de sobrevivência após até uma semana submersas em água - cerca de 90 percent.

O que o novo estudo revela sobre a sobrevivência submersa

Agora, fica claro o mecanismo: uma combinação de respiração subaquática, metabolismo anaeróbio e “depressão metabólica profunda” - um estado em que a actividade metabólica é reduzida a níveis extremamente baixos.

Ensaios laboratoriais: trocas gasosas e metabolismo sob água fria

Em experiências de laboratório com dezenas de rainhas em diapausa no Inverno, os investigadores submergiram os abelhões em água fria e acompanharam tanto o metabolismo como as trocas gasosas.

As trocas gasosas foram medidas na própria água onde as abelhas estavam submersas e também no ar da câmara acima do nível da água. A equipa monitorizou os níveis de dióxido de carbono e de oxigénio e observou que o dióxido de carbono aumentava de forma mínima, ao passo que o oxigénio diminuía. Este padrão é compatível com respiração: as abelhas captavam oxigénio da água e libertavam dióxido de carbono.

Em paralelo, as abelhas submersas mostraram acumulação de lactato. Quando o organismo não obtém oxigénio suficiente, as células passam para um processo metabólico que produz energia sem oxigénio; o lactato é um subproduto desse metabolismo anaeróbio.

Por fim, esse metabolismo é forçado a descer até ao mínimo indispensável para a sobrevivência. A diapausa, por si só, já reduz o metabolismo de uma rainha em mais de 95 percent. A submersão corta ainda mais. Usando o dióxido de carbono como indicador do metabolismo, esse declínio torna-se evidente.

Antes da submersão, abelhas em diapausa produziam cerca de 15.42 microlitros de dióxido de carbono por hora por grama de massa corporal. Após oito dias debaixo de água, essa taxa tinha caído para 2.35 microlitros, ou aproximadamente um sexto do valor inicial.

Em conjunto, estes processos permitem que as rainhas absorvam oxigénio da água circundante, ao mesmo tempo que mantêm as necessidades energéticas extremamente baixas.

O que ainda falta esclarecer

Apesar de engenhoso, este truque ainda deixa questões em aberto. Os investigadores não determinaram de que forma B. impatiens extrai oxigénio da água; suspeitam que as rainhas usem uma guelra física - uma camada fina de ar aprisionado que faz trocas gasosas com a água -, mas isso ainda não foi confirmado.

A equipa quer também perceber quais são os limites desta capacidade de sobrevivência fora do comum.

“Estudos futuros que manipulem as condições da água e a provável guelra física, em conjunto com análises detalhadas da recuperação, irão clarificar ainda mais as adaptações que permitem às rainhas resistir a uma submersão prolongada”, escrevem.

A investigação foi publicada nos Anais da Royal Society B: Ciências Biológicas.