O projeto

As serpentes avançadas, classificadas na superfamília Colubroidea, contituem mais de 2.500 espécies, sendo a maioria das serpentes viventes, e um dos mais diversos grupos de vertebrados terrestres. Essa superfamília se originou há aproximadamente 100 milhões de anos e inclui as serpentes venenosas pertencentes às famílias Atractaspidae (as stiletto snake), Viperidae (como as cascaveis, jararacas e víboras) e Elapidae (corais verdadeiras e najas), com suas presas frontais, e um conjunto diverso de espécies venenosas com presas posteriores que pertencem à família Colubridae (cobras cipó) e Dipsadidae (muçurana, boipeva, falsas corais).

As toxinas, ou o veneno das serpentes, são substâncias muito variadas, entre jovens e adultos da mesma espécie, entre populações da mesma espécie, e entre as espécies.

As glândulas de veneno evoluíram uma única vez, há aproximadamente 60-80 milhões de anos, e sofreram modificações evolutivas extensas. Para entender como a diversificação ocorre dentro de linhagens evolutivas é necessário determinar a razão pela qual a diversidade surge, e ainda os mecanismos que permitem a diversificação.

Uma das hipóteses é que o veneno das serpentes tenha sido a novidade evolutiva que originou essa radiação, pois permitiu o surgimento de novas dietas com a captura de novas presas. A partir daí, o surgimento de novas toxinas e mudanças nos genes que as determinam podem ter secundariamente promovido maior diversificação.

Para explorar e conhecer mais sobre o papel do veneno na diversificação de serpentes, coletamos indivíduos de espécies venenosas das famílias Viperidae, Elapidae,  Colubridae e Dipsadidae, de regiões de alta diversidade nos Estados Unidos, Costa Rica, México e o Brasil. Após a extração do veneno, removemos as glândulas para o sequenciamento do transcriptoma, que fornece milhares de locos para estimar a relação entre as espécies, a diversidade de parálogos para as famílias de genes da toxina e quantificar os níveis de expressão do gene da toxina. Realizamos análises de espectrometria de massa quantitativa de venenos totais para medir a composição do veneno e realizar ensaios enzimáticos no veneno para caracterização funcional.

O objetivo é determinar se a evolução do veneno, em vez de ser um evento único estático, serve como um motor para produzir mais inovações importantes.

Dentro do Projeto Escalas da Biodiversidade, também buscamos entender processos específicos da evolução das serpentes, como a relação entre as espécies (ou grupos de serpentes), ou então se uma população tem características que a diferenciam das demais, podendo ser uma espécie nova e que ainda não foi descrita para a ciência. Além disso, estudamos a evolução da morfologia das glândulas e de outras estruturas da anatomia das serpentes.

Também buscamos difundir o conhecimento do público leigo sobre serpentes venenosas e biodiversidade, através de atividades educativas e lúdicas. Desenvolvemos atividades informativas em um pequeno número de comunidades locais próximas às áreas onde ocorrem as expedições do projeto.

Os recursos utilizados incluem jogos, livretos, animais vivos e outras atividades e materiais sobre cobras venenosas e não-venenosas que podem ser distribuídas. Rodas de conversa são promovidas, tratando de cobras venenosas, incluindo questões relacionadas a picadas de cobras, e biodiversidade. As atividades são filmadas e disponibilizadas no YouTube.

Atividades específicas para educadores públicos no Brasil incluem (1) o desenvolvimento de guias de estudo e recursos da web para ensinar sobre répteis e anfíbios, (2) atividades educativas específicas para visitas escolares organizadas pelo Instituto Butantan para visitar o Museu Biológico e o Horto Oswaldo. Cruz e (3) uma série de cursos técnicos oferecidos no Instituto Butantan para profissionais de saúde e outros trabalhadores do serviço público (por exemplo, policiais e bombeiros) que lidam com interações entre pessoas e animais peçonhentos.

Por fim, pretendemos desenvolver uma exposição interativa explorando animais peçonhentos, a diversidade de venenos e seu papel na biologia das cobras, e como padrões evolutivos podem ser deduzidos a partir de venenos, para serem expostos seqüencialmente no Museu Biológico do Instituto Butantan e no Museu de Diversidade Biologica da Ohio State University.

 

Este projeto é financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e NSF (National Science Foundation) e envolve pesquisadores do Brasil (Instituto Butantan) e Estados Unidos (Ohio State University, Florida State University e Clemson University), como parte do programa Dimensões da Biodiversidade.