A primeira pergunta que todos querem saber é: como?
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"Estou surpreso que você demorou tanto para perguntar", diz Brandon Hopkins com uma risada. O entomologista de 35 anos está preparando amostras para serem enviadas ao Laboratório Nacional de Preservação de Recursos Genéticos do Serviço de Pesquisa Agrícola do USDA em Fort Collins, Colorado, uma instalação dedicada a garantir o suprimento de alimentos através da coleta de material genético de espécies agrícolas. "Você praticamente apenas os aperta e o material aparece", diz ele.
Hopkins é o apiário e gerente de laboratório do Apiary Program da Universidade Estadual de Washington, e a “coisa” a que ele se refere é o sêmen de abelhas.
Sim, sêmen. Hopkins passa muito tempo visitando apicultores e coletando fluido seminal de drones, as abelhas masculinas que existem principalmente para impregnar as abelhas rainhas. Ou, como Hopkins coloca: “Eles estão voando genitália. Eles não coletam néctar; eles não coletam pólen. A única coisa que eles fazem é acasalar.
Ele prefere capturar drones durante o vôo, quando eles estão voltando de suas tentativas diárias de acasalar com uma rainha. Entre 1 e 5 da tarde - seu tempo de voo - ele coloca telas de malha na frente das entradas para as colméias. As abelhas operárias são pequenas o suficiente para atravessar as telas e voltar para suas moradias, mas os drones não conseguem. Enquanto se agarram às divisórias, Hopkins entra em ação, reunindo as abelhas sem ferrão em gaiolas e colocando-as, uma a uma, sob o microscópio.
Ele explica seu processo: “Quando você aperta um macho, se ele é maduro, a genitália dele sai. E então, flutuando em um pouco de muco, é de cerca de um microlitro de sêmen ”. Infelizmente, na natureza, os drones colocam tanto sangue e energia na reprodução que morrem após um acasalamento bem-sucedido. E é isso que Hopkins imita no laboratório: "Nós os comprimimos ao ponto de morrerem", diz ele. Demora cerca de uma hora para Hopkins processar 300-500 drones e encher um único tubo de 100 microlitros com o seu fluido reprodutivo.
A pergunta seguinte, claro, é: por quê? Isto é: porque no mundo estão os cientistas coletando sêmen de abelha?
Em suma, como uma cobertura para o futuro. "Pode haver variantes únicas e valiosas [de um gene] que podem não ser visivelmente valiosas neste momento", mas pode se tornar incrivelmente importante diante de uma ameaça futura ainda desconhecida, diz Hopkins sobre o material genético que ele coleciona. A maior parte do sêmen é congelada, catalogada e armazenada em Fort Collins, onde a esperança é que ela permaneça viável por anos, talvez décadas, apenas esperando para ser descongelada para que possa impregnar uma abelha no futuro.
Ou não tão longe no futuro. As abelhas já enfrentam muitas ameaças: pragas e doenças, pesticidas e fungicidas, nutrição e o modo como as colônias são administradas, tanto em termos de apicultura e reprodução como de genética. No topo da lista está um ácaro parasita chamado Varroa destructor, que se reproduz em colônias de abelhas e vive até seu nome sinistro, sugando o sangue de adultos e desenvolvendo larvas. Tem devastado as populações de abelhas desde que foi detectado pela primeira vez nos Estados Unidos em 1987.
Pelos números, a situação é terrível. De acordo com o Serviço Nacional de Estatísticas Agrícolas do USDA, no final da década de 1940, tínhamos quase 6 milhões de colméias administradas nos Estados Unidos. Em 2008, esse número caiu para pouco mais de 2 milhões - e permaneceu lá desde então. O sêmen que Hopkins coleta, então, poderia ajudar a proteger, ou mesmo expandir, futuras gerações de abelhas - o que significa proteger bilhões de dólares em plantações agrícolas e uma inestimável riqueza de biodiversidade para o planeta.
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Brandon Hopkins, trabalhando duro para coletar sêmen de abelha. (Steve Sheppard) Enquanto os Estados Unidos abrigam cerca de 4.000 abelhas nativas, nosso polinizador agrícola de escolha é a abelha não-nativa, que vem do sul e sudeste da Ásia. Isso porque as abelhas são polinizadoras prolíficas e polivalentes, diz Bob Danka, o líder de pesquisa do laboratório USDA Honey Bee Lab, em Baton Rouge, Louisiana. Enquanto algumas abelhas polinizam uma única espécie de planta, as abelhas alimentam mais de 100 culturas comerciais, entregando quase US $ 3.000 em serviços de polinização por hectare por safra.
Nos Estados Unidos, as abelhas manipulam “algo como 90% da polinização”, explica Danka, e uma colônia atinge em média uma população de mais de 60.000 abelhas no verão. "Outras abelhas não podem existir em grande número para polinizar vastas plantações", diz ele. As abelhas também podem ser movidas para dentro e para fora de vários locais com relativa facilidade, o que é essencial para culturas como amêndoas, que requerem polinização cruzada.
Entre fevereiro e março de cada ano, 80 a 90% das abelhas comerciais disponíveis no país - cerca de 1, 8 milhão de colônias - são transportadas para a Califórnia para polinizar as flores de amêndoa. Mas o trabalho não termina aí. Estas abelhas são usadas durante todo o ano para o seu trabalho, escreve Ferris Jabr escreve em Scientific American :
“Após a floração das amendoeiras, alguns apicultores levam suas abelhas para os pomares de cerejas, ameixeiras e abacates na Califórnia e pomares de maçã e cereja no estado de Washington. No verão, muitos apicultores dirigem-se para o leste, para campos de alfafa, girassóis e trevos no norte e no sul de Dakota, onde as abelhas produzem a maior parte do mel para o ano. Outros apicultores visitam abóboras no Texas, clementinas e tangerinas na Flórida, cranberries em Wisconsin e mirtilos em Michigan e Maine. Ao longo de toda a costa leste, os apicultores migratórios polinizam maçãs, cerejas, abóboras, cranberries e vários vegetais. Em novembro, os apicultores começaram a movimentar suas colônias para aquecer locais para esperar o inverno: Califórnia, Texas, Flórida e até caves de batata com temperatura controlada em Idaho. ”
Esse excesso de confiança no trabalho das abelhas, no entanto, tem seus perigos. “Nós, na América do Norte, nos pusemos neste canto usando abelhas por causa das práticas agrícolas modernas e nossa necessidade de produzir grandes quantidades de culturas de maneira eficiente”, diz Danka. E o trabalho está começando a enfatizar as abelhas: “A pressão sobre elas é muito real e parece estar piorando”.
Hoje, você pode pensar nessas abelhas como totalmente dependentes dos humanos. "Quando os ácaros Varroa chegaram aos EUA, eliminaram 99% da população selvagem de abelhas", diz Hopkins. "Alguns estão dizendo que não há abelhas silvestres agora porque não podem sobreviver sem intervenção humana. Elas são como uma espécie doméstica".
Esta relação codependente com os seres humanos é revelada em mudanças na nutrição das abelhas. As abelhas são como nós: elas precisam de uma dieta variada para prosperar. Como nossas dietas se tornaram menos diversificadas, as delas também. A expansão da agricultura industrializada e o aumento de monocultivos cultivados em monocultivo significa que há pouca diversidade nas plantas das quais as abelhas obtêm pólen e néctar. Os habitats onde eles se alimentam se transformaram no que Marla Spivak, professora de entomologia da Universidade de Minnesota, descreve como "desertos alimentares".
O desafio é exacerbado, explica Spivak em uma palestra do TED de 2012, pela convergência de oferta e demanda. Ao mesmo tempo em que estamos experimentando um declínio nas populações de abelhas, também estamos crescendo um número crescente de culturas que dependem delas. No último meio século, ela disse em sua palestra, "houve um aumento de 300% na produção agrícola que exige polinização das abelhas". No ano passado, os apicultores americanos perderam aproximadamente 40% de suas colônias de abelhas.
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Tubos criopreservados de sêmen de abelhas armazenadas no centro de preservação genética do USDA em Fort Collins, Colorado. (Simran Sethi) É por isso que, em 2016, o Serviço de Pesquisa Agrícola do USDA decidiu adicionar o sêmen de abelhas à sua coleção Fort Collins, que também armazena uma variedade de outros materiais - de sementes e caules a sangue e embriões de animais - essenciais para sustentar nossa alimentação doméstica. fornecem. "É parte da [nossa] resposta à crise em curso que os apicultores do país estão enfrentando", escreveu a instituição em seu post on-line anunciando o lançamento.
O homem encarregado do trabalho glamouroso de coletar o sêmen? Brandon Hopkins.
Em 2008, o moderno colecionador de esperma de abelhas estava concluindo um mestrado em biologia na Eastern Washington University, com foco na biologia reprodutiva de rãs e ratos. Quando Hopkins aprendeu sobre os desafios enfrentados pelas populações de abelhas, no entanto, ele decidiu explorar um método que foi usado para preservar o sêmen de vacas e outros animais: o congelamento criogênico. Tradicionalmente, os espécimes de sêmen de abelha eram extraídos, armazenados à temperatura ambiente e permaneciam viáveis por cerca de duas semanas.
"Eu nunca tinha visto uma colmeia de abelhas", diz Hopkins. “Mas, felizmente, o orientador de meu mestre tinha trabalhado o suficiente no mundo dos mamíferos - com gado, ovelhas e cabras e todas essas coisas - e ele disse: 'Não precisa ser perfeito, só tem que funcionar ' Em vez de esperar para obter um sistema perfeito, fomos em frente e conseguimos. ”
De fato, explica Hopkins, eles decidem congelar o sêmen de abelhas, apesar de um dos últimos artigos escritos sobre criopreservação dos anos 1980 afirmarem que os resultados não eram bons o suficiente e que os pesquisadores deveriam parar de buscar esse método de armazenamento. No entanto, Hopkins extraiu um único tubo capilar de sêmen (100 microlitros), congelou e teve "sucesso muito bom".
Isso estava acontecendo ao mesmo tempo em que Steve Sheppard, pesquisador da Washington State University, chefe do Laboratório de Sistemática Molecular da WSU Apis, estava no campo, coletando material fresco da mesma variedade. Naquele ano, ele recebeu a única permissão concedida pelo USDA para importar sêmen das populações globais de abelhas para os Estados Unidos. Essas amostras se tornaram a base do que se tornou a maior coleção de germoplasma de abelhas no mundo, armazenada na WSU e contendo subespécies nativas da Europa, Ásia Ocidental e Europa Central.
Sheppard tornou-se subseqüentemente conselheiro de PhD de Hopkins, e os dois começaram a viajar juntos, coletando sêmen de abelha e congelando-o no local. O trabalho veio com desafios únicos. "O problema com o sêmen fresco é que você só tem aquela injeção", explica Hopkins. “É muito caro e demorado coletar no exterior. Então você usa e pode ter uma rainha que nem produz descendentes. ”
Mas também valeu a pena: Hopkins diz que o material coletado e congelado há cinco anos é “o mesmo que se tivesse sido congelado por cinco dias”.
Quando perguntado se ele já imaginou isso como o trabalho de sua vida, Hopkins foi claro: “Não. Com certeza não. ”Mas ele vê o valor incrível no trabalho que está fazendo. “O legal sobre a incorporação da criopreservação na criação de abelhas é que ela nos permitirá cruzar o espaço e o tempo”, disse Sheppard em um e-mail. “Podemos recuperar a genética anos depois de ter sido colocada em armazenamento. Então, você pode imaginar que, em 2030, poderíamos cruzar as abelhas de volta ao material de 2015 que nós [armazenamos] no tanque de nitrogênio líquido ”.
E é por isso que é importante preservar material que seja comercialmente viável e diversificado. “Embora eu realmente não ache que vamos de repente perder todas as nossas abelhas e precisamos explorar esse estoque congelado para repovoar o planeta com as abelhas, é uma pena que não estivéssemos fazendo isso antes, digamos, Os ácaros Varroa vieram ”, diz Hopkins. "Perdemos uma enorme quantidade de diversidade genética na população dos EUA que não podemos recuperar porque não temos nenhum material congelado".
Para voltar a esse nível de diversidade, diz ele, há mais trabalho a ser feito. "As abelhas são uma espécie doméstica agrícola agora", diz Hopkins. “Eles precisam da mesma pesquisa e atenção que o gado, por exemplo, ganha. Seria ótimo se eles fossem mais bem reconhecidos - em conservação, técnicas de reprodução, seleção, tudo para melhorá-los ”.
