Diversidade microbiana e estocagem do alimento em Cornitermes cumulans (Isoptera: Termitidae) - Menezes, Letícia Ramos de [UNESP] (2017)
O bioma Cerrado possui uma das termitofaunas mais diversas do mundo. Cornitermes cumulans é um cupim neotropical conhecido pela construção de ninhos em montículos e por armazenar alimento no núcleo celulósico do ninho. Apesar de ser considerado uma espécie-chave do Cerrado, aspectos básicos da biologia deste cupim não estão esclarecidos, principalmente em relação à fisiologia da sua alimentação e seu comportamento de forrageamento. A simbiose entre cupins superiores e bactérias é considerada essencial para a sobrevivência destes insetos, pois tem papel fundamental na digestão do alimento consumido por estes insetos. No entanto, os ninhos de cupins também possuem uma grande variedade de microrganismos presentes nas paredes destas estruturas, os quais podem estar ou não diretamente associados com a digestão lignocelulósica. Atualmente, análises moleculares têm relevado novas informações sobre os mecanismos de digestão da lignocelulose no intestino de cupins. Contudo, esses estudos não consideram os microrganismos associados ao alimento armazenado no interior dos ninhos e seu papel na biologia de cupins. Em vista do exposto, a presente pesquisa investigou aspectos da coleta do alimento e dinâmica do forrageamento de C. cumulans sob condições laboratoriais por meio de bioensaios. Adicionalmente buscou-se comparar morfologicamente e morfometricamente uma população de operários coletada no interior do ninho com uma população forrageira, levando-se em conta principalmente o desgaste das mandíbulas. Adicionalmente, o presente estudo teve como objetivo compreender a estocagem de alimento por Cornitermes cumulans, do ponto de vista bioquímico, por meio de testes de atividade enzimática; e molecular, por meio do sequenciamento do gene 16S rRNA. Neste contexto, hipotetizamos que esta espécie armazena o alimento para facilitar a degradação da lignocelulose antes da ingestão do mesmo. A análise da dinâmica do forrageamento mostrou que a casta operária é responsável pela descoberta do alimento e recrutamento dos companheiros do ninho. Nas condições laboratoriais testadas, um operário pioneiro de C. cumulans levou 30,72 ± 16,75 min para descobrir a fonte alimentar e iniciar o recrutamento. Iniciado o recrutamento, cerca de 10 minutos depois foi considerado recrutamento massivo pelo aumento significativo no recrutamento de companheiros de ninho, e após cerca de 25 minutos, o recrutamento se tornou estável. Este processo de recrutamento em fases também ocorre em espécies do gênero Nasutitermes e até mesmo espécies de cupins subterrâneos como Coptotermes gestroi. Além disso, o presente estudo comprovou, por meio de bioensaio, a teoria de que C. cumulans armazena alimento no ninho e que amostras de operários forrageiros diferem daquelas coletadas no interior do ninho, principalmente pelo desgaste das mandíbulas. A análise enzimática revelou que o extrato bruto dos operários e soldados de C. cumulans é capaz de degradar substratos naturais e sintéticos, como β-glucano e pNP-G, sugerindo a atividade de enzimas das famílias GH 1; 3 (β-glicosidase) 9; 16 (endo- β-1,4-glucanase). Adicionalmente, o extrato bruto do alimento armazenado por esta espécie comportou-se de forma complementar, degradando substratos derivados de hemiceluloses, como xilano e arabinoxilano, indicando a atividade de enzimas das famílias GH 3; 8; 10; 11; 31; e 35 (β-1,4-xilosidases, endo-β-1,3:1,4-xilanases, β-galactosidases e α-galactosidases). A diversidade microbiana mostrou que o alimento armazenado e o material da parede do ninho apresentam comunidades microbióticas semelhantes, predominando bactérias do filo Actinobacteria e Proteobacteria, conhecidas pela capacidade celulolítica, hemicelulolítica e fixação de nitrogênio. Adicionalmente, a microbiota intestinal foi primariamente dominada por Spirochaetes (Treponema sp: Spirochaetes) em C. cumulans e Firmicutes (Candidatus Arthromitus: Clostridia) em Procornitermes araujoi. Estes filos apresentam espécies conhecidas pela fixação de nitrogênio atmosférico como meio de enriquecimento de dietas pobres em nitrogênio e fermentação do carboidrato através da acetogênese como forma de obtenção de energia, respectivamente. A partir dos dados apresentados, pode-se concluir que a espécie Cornitermes cumulans apresenta uma dinâmica de forrageamento em fases e que armazena alimento no interior de seu ninho. Tal alimento armazenado por C. cumulans e sua microbiota hemicelulolítica associada aumentam a capacidade de assimilação de outros componentes da biomassa vegetal por este cupim, garantindo a ele uma vantagem em relação às espécies que não possuem o hábito de armazenar alimento no interior do ninho, como P. araujoi.