Os humanos e todos os outros vertebrados podem partilhar um ancestral surpreendentemente estranho: uma pequena criatura com um único olho centrado no topo da cabeça.
Uma pesquisa recente da Universidade de Lund e da Universidade de Sussex propõe que o ancestral mais antigo dos vertebrados passou por um estágio semelhante ao do ciclope há quase 600 milhões de anos. Segundo os pesquisadores, o olho central desse animal acabou contribuindo para o desenvolvimento dos olhos pares usados hoje pelos vertebrados.
Ainda mais notável é que parte desse antigo sistema visual ainda pode sobreviver dentro do cérebro moderno como a glândula pineal, um órgão que ajuda a regular o sono.
“Os resultados são uma surpresa. Eles viram de cabeça para baixo a nossa compreensão da evolução do olho e do cérebro”, diz Dan-E Nilsson, professor emérito de biologia sensorial na Universidade de Lund.
Um minúsculo ancestral caolho
O ancestral distante descrito pelos pesquisadores era uma pequena criatura com corpo semelhante a um verme. Ele viveu no oceano há quase 600 milhões de anos e passou grande parte de sua vida em um só lugar, filtrando o plâncton da água do mar circundante em busca de alimento.
No início da sua história evolutiva, o organismo parece ter possuído dois olhos ou pelo menos dois grupos de células capazes de detectar luz. Olhos emparelhados são comuns em todo o reino animal porque ajudam os animais em movimento a avaliar a direção, a distância e a localização dos objetos ao seu redor.
“Não sabemos se os olhos emparelhados no nosso ramo da árvore evolutiva eram apenas células sensíveis à luz ou simples olhos formadores de imagens. Sabemos apenas que o organismo os perdeu mais tarde”, diz Dan-E Nilsson.
Como a criatura adotou um modo de vida tão quieto e estacionário, ela não dependia mais da visão emparelhada. Ao longo de muitas gerações, os olhos desapareceram gradualmente porque ofereciam poucas vantagens.
O animal, no entanto, manteve um aglomerado de células que podiam sentir a luz no meio da cabeça. Essas células desenvolveram-se em um olho central primitivo, também conhecido como olho mediano.
Este órgão simples provavelmente não criou imagens detalhadas. Em vez disso, pode ter ajudado o animal a distinguir a noite do dia e a determinar qual direção era para cima, o que teria sido útil para sobreviver no oceano.
Como os olhos emparelhados retornaram
Milhões de anos depois, os descendentes do animal voltaram a nadar ativamente. Um estilo de vida móvel criou uma necessidade renovada de visão, especialmente a capacidade de detectar alimentos, obstáculos, predadores e direção de movimento.
Os pesquisadores concluem que partes do olho mediano original foram reaproveitadas durante a evolução. A partir dessa estrutura visual central, eventualmente se desenvolveu um novo par de olhos capaz de formar imagens.
Este processo incomum pode explicar por que os olhos dos vertebrados são construídos de forma tão diferente dos olhos de muitos outros animais.
“Agora finalmente entendemos por que os olhos dos vertebrados diferem tão radicalmente dos olhos de todos os outros grupos de animais, como os insetos e as lulas. A película dos nossos olhos – a retina – desenvolveu-se a partir do cérebro, enquanto os olhos dos insetos e das lulas têm origem na pele dos lados da cabeça”, diz Dan-E Nilsson.
A retina é a fina camada de tecido que reveste a parte posterior do olho. Ele contém células que detectam a luz e a convertem em sinais elétricos, que são então enviados ao cérebro e reunidos nas imagens que vemos.
Nos vertebrados, a retina está intimamente ligada ao cérebro porque se desenvolveu a partir do tecido cerebral durante a evolução. Em comparação, os olhos dos insetos e das lulas surgiram através de uma rota evolutiva diferente, envolvendo tecidos na superfície da cabeça.
Um estranho desvio na evolução ocular
Os pesquisadores descrevem os olhos dos vertebrados como o produto de um desvio evolutivo incomum. Um ancestral perdeu primeiro os olhos emparelhados depois de se tornar praticamente inativo, manteve um olho central simples e mais tarde usou partes dessa estrutura para construir um sistema visual novo e mais avançado.
A sua conclusão baseia-se numa ampla comparação de células detectoras de luz entre grupos de animais. A equipe examinou onde essas células aparecem no corpo, como funcionam e como se conectam com outros tecidos e nervos.
Esta evidência sugere que os olhos dos vertebrados surgiram através desta sequência específica de mudanças, em vez de evoluírem a partir das mesmas estruturas que produziram os olhos dos insectos, lulas e outros animais.
“Pela primeira vez, agora também compreendemos a origem dos circuitos neurais que analisam a imagem na nossa retina”, acrescenta Dan-E Nilsson.
Os circuitos neurais são redes de células nervosas conectadas que processam informações. Na retina, esses circuitos começam a organizar os sinais visuais antes mesmo de chegarem ao cérebro, ajudando a identificar características como brilho, contraste, movimento e forma.
O antigo olho ainda dentro do cérebro
A parte mais surpreendente da teoria pode ser que o antigo olho mediano nunca desapareceu completamente.
Os pesquisadores argumentam que seus restos evolutivos sobrevivem até hoje como a glândula pineal, um pequeno órgão localizado nas profundezas do cérebro dos vertebrados. Embora os humanos não utilizem a glândula pineal para ver imagens, ela permanece ligada à resposta do corpo à luz e à escuridão.
A glândula pineal produz melatonina, um hormônio que ajuda a controlar o ritmo circadiano. Este sistema de tempo interno influencia quando o corpo se sente acordado ou sonolento em cada ciclo de aproximadamente 24 horas.
Em muitos vertebrados, o sistema pineal é diretamente sensível à luz. Nos humanos, a informação sobre a luz chega ao cérebro principalmente através dos olhos, permitindo que a produção de melatonina aumente à noite e diminua durante o dia.
“É surpreendente que a capacidade da nossa glândula pineal de regular o nosso sono de acordo com a luz resulte do olho mediano ciclópico de um ancestral distante há 600 milhões de anos”, conclui Dan-E Nilsson.
