Uma equipa de investigação da Universidade de Viena e do Instituto Alfred Wegener em Bremerhaven descobriu como os olhos dos vermes marinhos adultos continuam a aumentar de tamanho ao longo da sua vida. O trabalho mostra que esse crescimento constante é impulsionado por um anel de células-tronco neurais que se assemelham a estruturas semelhantes encontradas nos olhos dos vertebrados. Essas células-tronco também respondem à luz do ambiente. A investigação, publicada na Nature Communications, fornece novas perspetivas sobre a evolução ocular e destaca como a luz pode afetar o sistema nervoso adulto, mesmo em espécies muitas vezes vistas como biologicamente simples.
As pessoas geralmente associam olhos complexos a mamíferos, pássaros ou talvez polvos. No entanto, vermes anelídeos marinhos, como as cerdas Platinerei dumerili Vertebrados e cefalópodes têm olhos projetados como câmeras, e algumas espécies podem ver com detalhes surpreendentes. Os cientistas há muito se perguntam como esses olhos de invertebrados continuam a crescer durante a idade adulta. Uma equipa colaborativa da Universidade de Viena, do Instituto Alfred Wegener em Bremerhaven e da Universidade de Oldenburg decidiu investigar esta questão e descobriu descobertas que desafiam os pressupostos tradicionais.
Evolução paralela e zonas de crescimento ocultas
Olhos tipo câmera em vertebrados e invertebrados são exemplos clássicos de evolução paralela, surgindo independentemente como soluções comparáveis para necessidades biológicas semelhantes. Para entender como esses olhos se desenvolvem após a maturidade, os pesquisadores examinaram olhos adultos PlatinarisUm organismo modelo bem estabelecido para estudar fotorreceptores e evolução do cérebro.
Usando sequenciamento de RNA unicelular, a primeira autora Nadja Milivojev, do Departamento de Neurociências e Biologia do Desenvolvimento da Universidade de Viena, identificou assinaturas moleculares associadas a células-tronco e sua localização e comportamento na retina do verme. Seu trabalho revelou uma região distinta ao longo da borda da retina que é densamente preenchida com células-tronco neurais que dividem as células-tronco neurais durante o desenvolvimento do olho adulto. “Foi notável encontrar células em divisão na borda da retina do verme – o mesmo local onde alguns vertebrados mantêm as células estaminais da retina para o crescimento ocular ao longo da vida”, diz Milivojev.
Acredita-se que esta região, conhecida como “zona marginal ciliar”, suporte o crescimento contínuo do olho, um padrão agora também observado na retina do verme-das-cerdas. O autor sênior Florian Raible, da Universidade de Viena, observou que em vertebrados como peixes e anfíbios, esta região produz novos neurônios retinais à medida que o organismo continua a crescer. Ele explica: “Notavelmente, o trabalho de Nadja mostrou que os olhos das minhocas podem adicionar novas células fotorreceptoras e expandir seu tamanho – uma característica que não foi bem estudada fora das linhagens de vertebrados.”
Mecanismos de resposta à luz no desenvolvimento ocular
A equipe também descobriu que a luz ao redor do verme desempenha um papel direto na regulação do crescimento dos olhos. Análises genéticas e moleculares mostraram que uma proteína sensível à luz chamada c-opsina é responsável por este efeito. Esta molécula também é encontrada em bastonetes e cones de vertebrados. Estudos anteriores sugeriram que os olhos dos vermes dependem de uma classe diferente de opsina, então a presença de um tipo de c-opsina em vertebrados foi uma descoberta inesperada. Milivozev e colegas determinaram que esta molécula está presente nos primeiros precursores das células fotorreceptoras do verme, indicando que actua como um interruptor molecular que liga a exposição à luz à actividade das células estaminais. Estes resultados mostram que os sistemas visuais não só detectam a luz, mas também podem ajustar o seu desenvolvimento em resposta a ela.
Conexões evolutivas e novas questões
As descobertas abordam uma lacuna de longa data na compreensão de como os olhos dos vertebrados e dos invertebrados crescem e se sustentam. mostrando isso Platinaris A dependência do olho de um anel de células-tronco neurais aproxima os pesquisadores da descoberta dos princípios universais que orientam a evolução dos órgãos sensoriais. Os resultados também levantam várias novas questões. Outras populações de células-tronco no corpo podem responder à luz ambiental? E como a luz artificial pode interferir nesses processos biológicos naturais? Os investigadores esperam que estudos futuros que explorem o sistema de células estaminais do verme ajudem a responder a estas questões, fornecendo novos conhecimentos sobre como o sistema nervoso se adapta e se repara. A autora sênior Christine Tessmer-Raible (Universidade de Viena, Instituto Alfred Wegener, Universidade de Oldenburg) enfatizou que “a pesquisa básica é essencial para descobrir o inesperado, a fim de compreender a complexidade biológica da vida e as consequências potenciais dos impactos antropogênicos”.
Resumo
- Pesquisadores da Universidade de Viena e do Instituto Alfred-Wegener estudaram vermes marinhos adultos, um modelo valioso para desvendar como os olhos e o cérebro se desenvolvem e como a luz afeta a biologia além da visão.
- Os olhos desse grupo foram encontrados Platinerei dumerili Continue a crescer ao longo da vida do verme. Este crescimento contínuo é impulsionado por um anel de células-tronco neurais visto em certos vertebrados que continuam a aumentar os olhos quando adultos.
- Seu trabalho ajuda a resolver uma questão de longa data sobre como os olhos do tipo câmera crescem e se mantêm tanto em invertebrados quanto em vertebrados. As descobertas sugerem que, mesmo em percursos evolutivos muito diferentes, muitos animais dependem de estratégias celulares partilhadas para crescimento e flexibilidade.
- Ao mostrar que Platinaris Como o olho depende deste anel de células estaminais, o estudo aproxima os cientistas da identificação de regras universais que moldam a evolução dos órgãos sensoriais.
