Em entrevista, Daniel Dias Dornelas do Carmo, pós-doutorando da USP de Ribeirão Preto, explica utilização do DNA na taxonomia integrativa em projeto de biomonitoramento de insetos na Amazônia envolvendo a coleta de 2 milhões de insetos

Por Leandro Magrini

Na última década, o sequenciamento de DNA de nova geração combinado a novas metodologias na área da morfologia possibilitaram os estudos da biodiversidade em grande escala, com algumas dezenas de milhares de espécimes, diminuindo o tempo e os custos de identificação.

Um dos maiores projetos integrando morfologia e biologia molecular está em andamento no estado do Amazonas. Cerca de 2 milhões de insetos foram coletados ao longo de 14 meses (julho de 2024 e setembro de 2025), na Reserva Biológica ZF2 do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa), 80 km ao norte de Manaus.

Daniel Dias Dornelas do Carmo, pós-doutorando apoiado pela Fapesp no Departamento de Biologia da USP de Ribeirão Preto (SP), explica que o projeto BioInsecta — Biomonitoramento de Insetos em Florestas Tropicais permitirá complementar os bancos de dados moleculares (DNA) de grande número de espécies de insetos da Amazônia.

As sequências de DNA serão inseridas no GenBank, o maior repositório mundial do setor, permitindo que sejam utilizadas em pesquisas futuras. Com base na análise inicial do sequenciamento de 180 mil espécimes da Reserva ZF2, mais de 21 mil espécies já foram reconhecidas.

Carmo coordena a equipe que realizará o sequenciamento de um trecho do DNA (barcode) de 320 mil insetos. No futuro, “se o pesquisador obtiver a sequência de DNA para o grupo (de insetos) que estuda, poderá comparar com os bancos de dados, que não estarão tão incompletos, permitindo encontrar sequências similares e até mesmo identificar determinada espécie através do uso de dados moleculares”, explica.

Além de Carmo, o estudo compreende uma rede multidisciplinar de pesquisa com mais de 250 cientistas de 88 instituições, 56 nacionais e 32 internacionais. O projeto é apoiado pela Fapesp no âmbito do Programa Biota, e realizado em parceria com o BioDossel (Insetos na Copa das Árvores), um Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia com sede no Inpa, em Manaus.

Em entrevista, o pesquisador Daniel do Carmo explica mais detalhes sobre o projeto.

Estudos de biodiversidade utilizando dados moleculares e morfológicos tiveram um grande desenvolvimento nas últimas décadas. Qual a novidade do BioInsecta?

O BioInsecta é um projeto que tem como objetivo descrever a biodiversidade. Basicamente, o nosso papel como taxonomistas é justamente conhecer as espécies existentes, suas distribuições geográficas, descrever eventuais espécies novas e, também, em muitos casos, entender as relações evolutivas entre elas.

Para isso, usamos uma série de características que fornecem evidências que ajudam a reconhecer as espécies. Podemos usar dados anatômicos ou morfológicos, comportamento e dados moleculares, por exemplo. Isso já é realizado para diversos grupos de organismos que têm os seus respectivos especialistas, mas o grande diferencial do BioInsecta é a escala.

Em nosso projeto, usamos um novo tipo de tecnologia, que já tem uns 10-12 anos, o sequenciamento de nova geração (ou terceira geração), que permite a obtenção de milhares de sequências de DNA de um grande número de organismos ao mesmo tempo. Já foram sequenciados cerca de 300 mil insetos. Esses dados moleculares (DNA) serão depois comparados com a morfologia, de forma que possamos usar essas duas fontes de evidência para descobrir eventuais espécies novas, por exemplo, de um modo muito mais rápido.

Em que consiste a metodologia de taxonomia integrativa e triagem reversa usada na pesquisa?

A capacidade do sequenciamento de nova geração (SNG) de fornecer um grande número de sequências de DNA permitiu o uso de um método denominado taxonomia integrativa com triagem reversa. Em que isso consiste? Quando pegamos, por exemplo, uma amostra de armadilha, podemos ter milhares de insetos em um único pote. Quando esses potes são analisados pelos taxonomistas, geralmente o processo de triagem — a separação em seus grupos ou categorias (ordens, famílias, gêneros) — é uma tarefa muito difícil e exaustiva. E, muitas vezes, não há pesquisadores suficientes para separar esse material.

É aí que entra a triagem reversa. Utilizando esse potencial do SNG para obter grande número de sequências de DNA, conseguimos os dados moleculares de  forma muito rápida, antes mesmo de olhar o material — isto é, analisar a morfologia dos indivíduos.

Como é feita a análise depois disso?

Depois, utilizando ferramentas computacionais, conseguimos separar as sequências (de DNA barcoding) em agrupamentos de similaridade. O computador informa que as sequências de A e B são mais próximas (ou similares) entre si do que as sequências dos indivíduos C, D e E, por exemplo. Então A e B formam um grupo, e C-D-E formam um outro.

O grupo proposto pelo DNA barcode é o que chamamos de hipótese inicial de espécie. Assim, consideramos que os indivíduos A e B constituem uma espécie, enquanto C, D e E são outra.

A próxima etapa é mandar essas hipóteses para um especialista, que vai utilizar dados morfológicos, por exemplo, entre outros, para avaliar se os dois grupos são, de fato, duas espécies — ou não.

Em estudos com grande número de insetos os taxonomistas levam muito tempo para processarem o material, e a triagem reversa acelera esse processo.

Qual o impacto esperado do projeto em relação às informações de DNA barcode que serão disponibilizadas em repositórios internacionais?

Aumentar o volume de dados. Existem diversos bancos de sequências moleculares no mundo, mas uma grande dificuldade em trabalhar com taxonomia molecular em regiões tropicais é a incompletude.

Hoje, mesmo quando obtemos a sequência de DNA para uma espécie, muitas vezes a consulta aos bancos de dados retorna com resultado nulo ou incorreto.

Assim, esse será um resultado muito importante do projeto — ajudar a completar os bancos de dados moleculares. Inclusive, no futuro, estudos mais aplicados envolvendo, por exemplo, conservação ou estudos de biogeografia — que buscam entender como os organismos evoluem no ambiente onde vivem — serão facilitados com a existência desses dados.

Para ter uma ideia, nas análises que fizemos, mais de 95% das 21 mil espécies de insetos identificadas são ainda desconhecidas da ciência, ou seja, não estavam nos bancos de dados.

Assim, com o projeto, haverá mais sequências disponíveis para diversos tipos de pesquisa, e também para estudos de taxonomia molecular para grupos específicos, como, por exemplo, mosquitos ou abelhas.

Leandro Magrini é doutor em biologia comparada pela USP. Bolsista Mídia Ciência Fapesp e pós-doutorando da FFCLRP/USP.