Artigo de método

Entomologia Experimental na Era do Vídeo

1.9K visualizações

DOI:

10.3791/65002

10 de fevereiro de 2023

Neste artigo

Resumo

ARTIGOS DISCUTIDOS:

Smodiš Škerl, M. I. Noções básicas de histologia e detecção de morte celular em tecido de abelha. Jornal de Experimentos Visualizados. (185), e64141 (2022).

Fine, J. D., Torres, K. M., Martin, J., Robinson, G. E. Avaliando o risco agroquímico para rainhas de abelhas acasaladas. Jornal de Experimentos Visualizados. (169), e62316 (2022).

Topitzhofer, E., Lucas, H., Carlson, E., Chakrabarti, P., Sagili, R. Coleta e identificação de pólen de colônias de abelhas. Jornal de Experimentos Visualizados. (167), e62064 (2022).

Nogueira, B. R., de Oliveira, A. A., Silva, D., Pereira da Silva, J., Bueno, O. C. Coleta e manutenção a longo prazo de formigas cortadeiras (Atta) em condições de laboratório. Jornal de Experimentos Visualizados. (186), e64154 (2022).

Editorial

A entomologia, a ciência dos insetos, desenvolveu-se ao longo de milhares de anos de interações homem-inseto. Como os insetos existem em essencialmente todas as superfícies terrestres e desempenham vários papéis ecológicos críticos, a entomologia teórica e aplicada são domínios centrais de pesquisa para o século 21 e além.

Desenvolvimentos tecnológicos recentes, incluindo a acessibilidade internacional à criação de vídeos transparentes, estão transformando os processos sociais de educação, pesquisa e governança. Este editorial resume os protocolos associados à entomologia moderna e tem como objetivo comunicar os recentes desenvolvimentos metodológicos em entomologia, a fim de facilitar sua adoção.

Em "Coleta e manutenção a longo prazo de formigas cortadeiras (Atta) em condições de laboratório", Nogueira et al. revisam a história de vida das formigas cortadeiras Atta e apresentam um protocolo para obtenção, manutenção e estudo de colônias em ambientes de laboratório1. Os métodos descritos começam com a obtenção de uma rainha acasalada ou de uma colônia jovem. Vários detalhes são fornecidos sobre a arquitetura do ninho e um regime alimentar que apóia colônias de Atta saudáveis e observáveis.

A experiência envolvida no desenvolvimento deste método é o produto de mais de três décadas de ajuste fino, e o método é altamente escalável para fins de pesquisa e educação. As formigas constituem um clado global diversificado e bem-sucedido, e as formigas cortadeiras incorporam especificamente um estilo de vida micológico fascinante e elaborado. Assim, métodos aprimorados para estudar o desenvolvimento e o comportamento das formigas cortadeiras têm implicações para campos como fisiologia eussocial e estudos de comportamento coletivo, bem como comunicação científica.

Em "Coleta e identificação de pólen de colônias de abelhas", Topitzhofer et al. descrevem um método para o processamento eficiente de pólen trazido de volta por abelhas (Apis mellifera) que forrageiam companheiros de ninho2. No método apresentado, o pólen a granel é coletado das forrageadoras que retornam à medida que se espremem através de uma malha de metal, que desloca grãos de pólen de sua cesta de pólen. Os pellets de pólen coletados são inicialmente classificados por cor e podem ser processados quimicamente e analisados com um microscópio para determinar de qual espécie o pólen é.

É importante ressaltar que o pipeline usa a coleta passiva de pólen com uma malha instalada (em oposição à coleta manual de abelhas individuais) e métodos visuais de baixo custo de identificação de pólen (em oposição à microscopia eletrônica ou metabarcoding). As abelhas procuram pólen das plantas, adquirindo nutrição vital para si mesmas, ao mesmo tempo em que prestam serviços importantes para os sistemas econômicos, agrícolas e socioculturais humanos. Portanto, métodos aprimorados para a avaliação da saúde das abelhas e da produtividade de forrageamento seriam de interesse para os envolvidos na produção de alimentos, planejamento regional e modelagem do capital natural.

Em "Noções básicas de histologia e detecção de morte celular em tecido de abelha", Smodiš Škerl descreve métodos para isolar tecidos de abelhas e avaliá-los quanto a diferentes padrões de renovação e morte celular3. O protocolo descreve um método para dissecar e analisar dois tecidos importantes para a digestão e a interface ambiental: as glândulas hipofaríngeas (HPG) e o intestino médio. Os padrões de morte celular podem ser estimados a partir dos tecidos dissecados, permitindo a avaliação dos efeitos específicos do tecido de exposições químicas subletais.

Compreender as bases de desenvolvimento de características fisiológicas, comportamentais e ecológicas geralmente requer análises específicas do tecido. No entanto, dissecar tecidos específicos pode ser uma tarefa demorada que requer habilidades e conhecimentos específicos. O manuscrito de Smodiš Škerl fornece um roteiro valioso para pesquisadores que realizam trabalhos sobre o intestino médio e / ou o HPG das abelhas. Os métodos apresentados facilitarão análises histológicas incomuns em abelhas e, portanto, são relevantes para aqueles que estudam a base específica do tecido de desenvolvimento, envelhecimento e evolução em insetos.

Em "Avaliando o risco agroquímico para rainhas de abelhas acasaladas", Fine et al. descrevem um método para estudar como as abelhas operárias tratadas com agroquímicos fornecem sua rainha e, assim, influenciam a fecundidade da colônia4. O protocolo começa com a montagem de um recinto especial para observação de rainhas no contexto de um número conhecido de operárias companheiras de ninho alimentadas com uma dose conhecida de nutrientes e agroquímicos (no caso do estudo, imidaclopride). A produção de ovos, a viabilidade do embrião, o consumo de alimentos e a mortalidade de trabalhadores podem ser rastreados e relacionados a tratamentos agroquímicos.

Os métodos servem para preencher uma lacuna entre métodos de campo e laboratório e contribuir para discussões essenciais sobre práticas agrícolas e apícolas globais. As práticas agrícolas contemporâneas geralmente dependem da aplicação de agroquímicos com efeitos complexos dependentes da dose na saúde dos artrópodes, mas a complexidade das colmeias de abelhas pode dificultar os esforços para medir com precisão esses efeitos. Este manuscrito fornece uma solução elegante para ajudar a entender os impactos entomológicos do "mundo real" das práticas agrícolas.

Os artigos descritos acima destacam vários métodos científicos que podem ser usados para estudar a morfologia, fisiologia e comportamento de formigas e abelhas. O estudo de insetos eussociais in vivo há muito tempo é complicado por dificuldades no laboratório e no campo em termos de manipulação direta e observação de companheiros de ninho, o longo tempo de geração de muitas espécies e desafios na ampliação de experimentos para o nível de colônia. Dois métodos aqui 1,4 abordam esses desafios com abordagens diferentes. Especificamente, em Fine et al.4, os autores relatam um método para avaliar diretamente o impacto de produtos químicos individuais na fecundidade de rainhas (e, portanto, colônias). Além disso, Nogueira et al.1 apresentam um sistema de grande escala para criação e observação de múltiplas colônias de formigas cortadeiras. Ambos os métodos têm ampla aplicabilidade para entomologistas e agricultores.

De forma mais ampla, a apresentação em vídeo dos métodos pode aumentar a adoção, proficiência e reprodutibilidade dos métodos desenvolvidos por pesquisadores em todo o mundo. Esse tipo de entomologia metodológica pode ser visto no contexto e na história da visualidade 5,6, do conhecimento tácito7 e da participação da comunidade8 na entomologia.

Trabalhos futuros podem se desenvolver em várias dimensões. O escopo das espécies pode se expandir além das formigas e abelhas para incluir outros insetos e não insetos. Bancos de dados ecológicos podem ser aproveitados para destacar nichos e espécies onde os métodos podem ser aplicados de forma frutífera. A educação e a pesquisa em entomologia podem explorar tecnologias emergentes, como realidade aumentada, comunicação entre espécies, robótica e modelagem cognitiva de sistemas ciberfísicos baseados em insetos. Métodos mais eficazes e dados empíricos aprimorados serão úteis para estudos que aplicam as técnicas da ciência da complexidade (por exemplo, modelagem baseada em agentes, estigmergia, análise de sistemas multiescala) a insetos e além.

Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

D.A.F. reconhece o financiamento da Fundação Nacional de Ciência dos EUA (2010290).

Referências

  1. Nogueira, B. R., de Oliveira, A. A., Silva, D., Pereirada Silva, J., Bueno, O. C. Collection and long-term maintenance of leaf-cutting ants (Atta) in laboratory conditions. Journal of Visualized Experiments. (186), e64154(2022).
  2. Topitzhofer, E., Lucas, H., Carlson, E., Chakrabarti, P., Sagili, R. Collection and identification of pollen from honey bee colonies. Journal of Visualized Experiments. (167), e62064(2022).
  3. Smodiš Škerl, M. I. Histology basics and cell death detection in honeybee tissue. Journal of Visualized Experiments. (185), e64141(2022).
  4. Fine, J. D., Torres, K. M., Martin, J., Robinson, G. E. Assessing agrochemical risk to mated honey bee queens. Journal of Visualized Experiments. (169), e62316(2022).
  5. Neri, J. The Insect and the Image: Visualizing Nature in Early Modern Europe, 1500-1700. , University of Minnesota Press. Minneapolis, Minnesota. (2011).
  6. Blackwell, S. H., Johnson, K. Fine Lines: Vladimir Nabokov’s Scientific Art. , Yale University Press. New Haven, Connecticut. (2016).
  7. Hulme, P. E. EDITORIAL: Bridging the knowing-doing gap: know-who, know-what, know-why, know-how and know-when. Journal of Applied Ecology. 51 (5), 1131-1136 (2014).
  8. Gardiner, M. M., Roy, H. E. The role of community science in entomology. Annual Review of Entomology. 67, 437-456 (2022).

Reimpressões e permissões

Etiquetas

Honey Bee TissueHistologyCell Death DetectionAgrochemical RiskMated Honey Bee QueensPollen CollectionHoney Bee ColoniesLeaf-cutting AntsLaboratory MaintenanceJournal Of Visualized Experiments