Espécies diferentes às vezes alcançam a mesma solução biológica por conta própria, um fenômeno conhecido como evolução paralela. Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka (OMU) descobriram agora que as libélulas detectam a luz vermelha de uma forma que reflete de perto a forma como os mamíferos, incluindo os humanos, o fazem. Dado que muitas tecnologias médicas dependem da luz vermelha, esta descoberta pode ter implicações que vão além da biologia dos insectos.
A visão humana depende de proteínas oculares chamadas opsinas. Essas proteínas nos permitem perceber cores diferentes. Temos três tipos principais, cada um associado aos comprimentos de onda azul, verde ou vermelho, que juntos permitem a visão colorida.
As libélulas se distinguem entre os insetos por sua capacidade de detectar a luz vermelha. Uma equipe de pesquisa liderada pelos professores Mitsumasa Kwanagi e Akihisa Terakita da Escola de Pós-Graduação em Ciências da OMU identificou uma opsina específica em libélulas que responde à luz em cerca de 720 nm. Este comprimento de onda está além do vermelho mais profundo que os humanos normalmente podem ver.
“Este é um dos pigmentos visuais mais sensíveis ao vermelho já encontrados”, diz o professor Terkita. “As libélulas provavelmente conseguem enxergar mais profundamente na luz vermelha do que a maioria dos insetos.”
Por que a visão vermelha profunda é importante para as libélulas
Os cientistas propuseram que esta sensibilidade aumentada ajuda as libélulas a encontrar parceiros. Para explorar esta ideia, eles testaram a refletância, que se refere à quantidade de luz que uma superfície reflete. Nas libélulas, a luz refletida desempenha um papel fundamental na forma como os indivíduos se apresentam uns aos outros.
Suas medições revelaram diferenças claras entre homens e mulheres na forma como refletem a luz vermelha até o infravermelho próximo. Isto sugere que os machos podem confiar nessas dicas visuais sutis para localizar rapidamente as fêmeas em voo.
Um caso incrível de evolução paralela
“Surpreendentemente, o mecanismo pelo qual a opsina vermelha da libélula detecta a luz vermelha é semelhante à opsina vermelha em mamíferos, incluindo humanos. Este é um resultado inesperado, sugerindo que o mesmo processo evolutivo ocorreu independentemente em linhagens distantes”, disse o primeiro autor Ryu Sato, um estudante de pós-graduação.
Embora os insectos e os mamíferos sejam parentes distantes, ambos parecem ter chegado a estratégias moleculares semelhantes para detectar a luz vermelha.
Visão de libélula de engenharia para uso médico
A equipe também descobriu um detalhe importante que poderia traduzir a descoberta em tecnologia e medicina. Eles identificaram um único local na proteína opsina que determina como ela responde à luz. Ao mudar esta posição, eles conseguiram mudar a sensibilidade da proteína para comprimentos de onda mais longos, aproximando-a da faixa infravermelha.
Eles então fizeram uma versão da proteína que respondia a comprimentos de onda mais longos e mostraram que as células contendo esta opsina modificada poderiam ser ativadas pela luz infravermelha próxima.
Aplicações potenciais em optogenética
Este trabalho pode ser particularmente valioso na optogenética, um campo que utiliza proteínas sensíveis à luz para controlar e estudar células em tecidos vivos. Como comprimentos de onda de luz mais longos podem penetrar mais profundamente no corpo, uma proteína que responda à luz infravermelha próxima poderia permitir aos pesquisadores alcançar células que de outra forma seriam de difícil acesso.
“Neste estudo, conseguimos mudar a sensibilidade de uma opsina infravermelha próxima modificada de libélulas Gomphidae para comprimentos de onda mais longos e confirmamos que a opsina infravermelha próxima modificada pode induzir respostas celulares em resposta à luz infravermelha próxima”, disse o professor Kwanagi. “Esses resultados demonstram esta opsina como uma ferramenta optogenética promissora, capaz de detecção profunda de luz, mesmo em organismos vivos.”
O estudo foi publicado Ciências da Vida Celulares e Moleculares.
