Magnetismo e Orientação em Seres Vivos

Para compreender o mecanismo de magnetorecepção em animais e de magnetotaxia em microorganismos, nosso grupo estuda propriedades magnéticas e comportamento de insetos, como formigas e abelhas, e de bactérias magnetotácticas e do procarioto multicelular Candidatus Magnetoglobus multicellularis, assim como as propriedades magnéticas de tecidos de alguns animais. Este grupo iniciou com a primeira detecção de bactérias magnéticas no Equador geomagnético (Science 1981), seguido de um estudo da diversidade destes microrganismos na região do Rio de Janeiro (1985). Este procarioto multicelular foi primeiramente observado na Lagoa Rodrigo de Freitas, como um agregado multicelular magnético, com cerca de 30 células e mais de mil partículas magnéticas biomineralizadas. Estas partículas, identificadas como sulfeto férrico, marcaram a primeira evidência de um material magnético biomineralizado diferente da magnetita (Biol. Cel. 1983, Nature 1990). Posteriormente este agregado foi identificado como um organismo procarioto multicelular (Journal of Structural Biology 2004), nominado de Candidatus Magnetoglobus multicellularis, trazendo implicações do ponto de vista evolucionário. O estudo das propriedades magnéticas destes microrganismos e dos seus movimentos no campo magnético levou-nos à proposição de um limite superior para o tamanho do organismo passível de apresentar magnetotaxia. Recentemente mostramos que o comportamento magnético deste procarioto multicelular é dependente do comprimento de onda da luz (Antonie vanLeeuwenhoek 2013). Outro foco de estudos visa compreender a magnetorecepção em animais, baseado na hipótese ferromagnética, que assume nanopartículas biomineralizadas ou incorporadas como sensores magnéticos, a partir de três linhas de pesquisa: efeito de campos magnéticos no comportamento de insetos; propriedades magnéticas das partículas encontradas no corpo do inseto; e a estrutura de proteínas armazenadoras de ferro, que podem estar envolvidas na biomineralização deste material. Este grupo fez a primeira identificação de nanopartículas magnéticas nas partes do corpo de formigas migratórias (Journal of Experimental Biology 1999), sugerindo posteriormente a antena como contendo o órgão magnetoreceptor em formigas. Microscopia eletrônica de partes das antenas destas formigas mostrou a presença de nanopartículas, provavelmente incorporadas, próximas a estruturas nervosas, o que reforçou a hipótese da função magnetosensora deste órgão (Journal of the Royal Society Interface 2009). Por outro lado, em colônias de laboratório de formigas cortadeiras há uma indicação da presença de partículas biomineralizadas (Behavioral Ecology and Sociobiology 2014). Em abelhas sem ferrão, resultados do efeito de tempestades geomagnéticas, natural e simulada, no comportamento destas abelhas (Naturwissenschaften 2007 e 2014) têm contribuído neste estudo visando a compreensão dos mecanismos magnetoreceptores nos insetos, ainda muito pouco conhecido. Uma revisão sobre magnetorecepção em insetos sociais foi apresentada no Journal of Royal Society Interface (2010). Técnicas físicas como FMR, magnetometria SQUID, FTIR, TEM e AFM, têm sido utilizadas na caracterização destas diferentes nanopartículas magnéticas presentes em cada espécie de microrganismo e em insetos.

Linhas de Pesquisa

- Detecção, isolamento, identificação e estudo das propriedades físicas das partículas magnéticas, biomineralizadas ou incorporadas, encontradas em microorganismos, insetos e outros animais.

- Estudo de microorganismos magnéticos coletados em diferentes ambientes e do movimento dos microorganismos magnetotácticos visando um melhor entendimento da função da magnetotaxia.

-Estudo das propriedades bioquímicas e magnéticas de proteínas de insetos, que apresentam nanoparticulas magnéticas, visando compreender esta biomineralização

- Estudo do comportamento de insetos sociais na presença do campo geomagnético, de campos magnéticos artificiais e na presença de luz monocromatica.

-Instrumentação aplicada à biofísica.

Pesquisadores

Prof. Darci Motta - Responsável

Prof. Eliane Wajnberg

Prof. Daniel Acosta Avalos

Prof. Henrique Lins de Barros

Técnico

Marcia de Araujo Barbosa