Cientistas buscam entender o sentido magnético das borboletas-monarcas

Em um galpão de armazenamento sob um céu texano sem nuvens em novembro, Robin Grob realizou uma cirurgia cerebral aberta em uma borboleta-monarca.

Pedaços de fita mantinham as asas pretas e laranjas da borboleta abertas e prendiam seu corpo peludo e manchado de branco sob um microscópio. Através da lente, o cérebro aparecia como uma pequena massa amarelada, na qual um tetrodo —quatro eletrodos, cada um mais fino que um fio de cabelo humano— havia sido inserido.

Observando atentamente, Grob, um neurobiologista da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia, selou cuidadosamente a cabeça da borboleta com silicone para evitar que os eletrodos se deslocassem. A borboleta lutava contra a fita. “Acalme-se”, disse Grob suavemente. “Pare de se mexer.”

O próximo passo era o mais difícil: mover a borboleta, com tetrodo e tudo, para o simulador de voo ao ar livre, um cilindro metálico de extremidade aberta do tamanho de uma urna de café. Dentro dele, a borboleta seria amarrada e poderia voar através de um campo magnético cuidadosamente controlado. Um movimento brusco no caminho desalojaria os eletrodos e arruinaria horas de cirurgia.

Mas se Grob tivesse sucesso —se a borboleta sobrevivesse à transferência e o tetrodo permanecesse no lugar—, ele poderia registrar o momento exato em que seu cérebro detectasse o tipo de campo magnético que guia as monarcas através de um continente.

Todos os anos, as monarcas viajam milhares de quilômetros do Canadá até as florestas de abetos oyamel no México. Para navegar, eles usam um conjunto de bússolas internas. Mas a fisiologia exata tem intrigado os cientistas por décadas: Como um inseto com um cérebro menor que um grão de arroz encontra as mesmas florestas ano após ano?

Os animais, incluindo os humanos, dependem de uma série de pistas internas e externas para navegar, incluindo a posição do sol e das estrelas, a polarização da luz, a memória de marcos geográficos e muito mais. De todos esses, o sentido magnético —a capacidade do cérebro de detectar o campo magnético da Terra com uma sensibilidade semelhante à de uma bússola — permanece o mais elusivo.

“Entendemos como podemos cheirar, como podemos ver, como podemos ouvir, mas não entendemos como os animais podem sentir o campo magnético”, diz David Dreyer, neurocientista da Universidade de Lund, na Suécia. “É o último sentido que não é realmente compreendido.”

Guiadas por pistas externas

Existem dois sentidos principais que um animal pode usar para navegação: um sentido de mapa e um sentido de bússola. Um sentido de mapa é a capacidade de um animal localizar sua posição atual em relação a um lugar específico. Um sentido de bússola é a capacidade de um animal usar pistas externas para se orientar em uma direção particular.

As tartarugas-cabeçudas possuem ambos: elas podem usar o campo magnético da Terra como uma bússola para manter uma direção, mas também podem usá-lo como uma espécie de mapa para determinar onde estão. Isso significa que elas podem navegar de volta para casa, mesmo de lugares onde nunca estiveram antes.

Insetos migratórios, no entanto, têm uma bússola, mas não um mapa. Eles podem migrar em uma direção particular, mas não há evidência conclusiva de que saibam onde estão em relação ao local de onde partiram ou para onde estão indo.

Como objetos de pesquisa sobre migração, no entanto, os insetos oferecem uma vantagem sobre tartarugas e pássaros: seus cérebros e sistemas nervosos são menores e menos complexos, então seus circuitos neurais são (relativamente) mais simples de decifrar.

“Cérebros e sistemas nervosos grandes podem ser mais desafiadores para trabalhar quando você está realmente tentando entender o que acontece no cérebro”, explica o biólogo Kenneth Lohmann, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill. E as monarcas poderiam potencialmente ser a chave para entender os mecanismos migratórios, acrescenta.

No entanto, alguns cientistas questionam se insetos como as borboletas-monarcas possuem realmente um sentido magnético. “Eu não acho que eles têm um”, diz Henrik Mouritsen, biólogo da Universidade de Oldenburg, na Alemanha. Há duas décadas, Mouritsen, que estuda a bússola magnética em pássaros, publicou um estudo sobre a orientação dos monarcas que não encontrou evidências de um sentido magnético.

“Eu gostaria de ver com meus próprios olhos que essas borboletas podem fazer isso, porque eu tentei e não consegui”, afirma.

Uma minúscula cirurgia cerebral

De volta ao galpão, Grob olhava fixamente para a tela de seu computador enquanto os primeiros sinais cerebrais do dia piscavam no monitor. Ele havia inserido eletrodos em quatro tipos distintos de neurônios no cérebro do monarca. Mas as monarcas têm cerca de 100 milhões de neurônios, e ele ainda não sabia se havia escolhido os quatro certos, que estão no complexo central, a região que governa a orientação espacial. É como “entrar às cegas”, disse ele.

O experimento envolvia tentativa e erro. Depois de identificar quatro neurônios promissores, os pesquisadores levariam a monarca para fora e a deixariam tentar voar para a direção sudoeste enquanto monitoravam os sinais cerebrais em busca de evidências de magnetorrecepção. (Apesar do processo angustiante, as borboletas não sentem dor, pois seus sistemas nervosos não possuem receptores de dor.) Se nenhum sinal surgisse, eles começariam novamente com outra borboleta.

Por vários anos, Grob tem tentado fazer essas gravações ao ar livre. Parte do motivo para trabalhar ao ar livre, em vez de em um laboratório cuidadosamente controlado, é deixar a monarca pensar que está migrando.

“Se nosso objetivo é entender a migração, precisamos colocar os animais no estágio comportamental correto”, disse Basil el Jundi, neurocientista da Universidade de Oldenburg cujo laboratório projetou o experimento. “Você tem que registrar um animal voador enquanto ele está realmente navegando.”

Depois que o silicone endureceu na monarca de Grob, ele cuidadosamente levantou o inseto e caminhou em direção ao simulador de voo. Será que as horas de cirurgia produziriam dados úteis ou seria mais uma tentativa fracassada?

Ele prendeu a borboleta ao suporte do simulador e, após alguns toques suaves, as asas do inseto começaram a bater. Sinais apareceram na tela do computador, picos ao longo de duas ondas senoidais. Grob observou atentamente enquanto a borboleta ajustava seu ângulo de voo.

Em alguma parte de um cérebro menor que um grão de arroz pode estar a resposta para como os seres vivos se conectam a um campo invisível para viajar pelo planeta. “Isso vai além de apenas uma monarca”, diz.

*Com informações de Folha de São Paulo