Um mistério de 2.000 anos nos olhos do camaleão foi finalmente resolvido

“Os olhos do camaleão são como câmeras de segurança, movendo-se em todas as direções”, explicou Juan Daza, professor associado da Sam Houston State University e autor de um novo estudo que descreve a característica. “Eles movem os olhos de forma independente enquanto examinam o ambiente para encontrar a presa. E no momento em que encontram a presa, seus olhos se coordenam e vão em uma direção para que possam calcular onde atirar com a língua.”

Uma descoberta surpreendente no laboratório

Embora a mudança do olhar dos camaleões seja fácil de ver, as estruturas internas que permitem isso permanecem obscuras. Isso mudou em 2017, quando Edward Stanley, diretor do laboratório de imagens digitais do Museu de História Natural da Flórida, notou um padrão inesperado ao visitar o laboratório de Daza. Uma tomografia computadorizada do minúsculo camaleão de folhas (Mínimos de Brookesia) revelou nervos ópticos fortemente enrolados, uma forma diferente de tudo que ele havia encontrado.

Apesar da excitação, ambos os investigadores hesitaram no início. Dada a longa história científica em torno dos camaleões, eles assumiram que alguém deveria ter relatado esta estrutura antes.

“Fiquei surpreso com a estrutura em si, mas fiquei mais surpreso porque ninguém mais percebeu”, disse Daza. “Os camaleões são bem estudados e as pessoas já fazem estudos anatômicos deles há muito tempo.”

Biologia Distinta dos Camaleões

Os camaleões habitam partes de África, Europa e Ásia, e as suas notáveis ​​adaptações vão muito além da mudança de cor. Eles se movem através das árvores usando uma cauda preênsil para se equilibrar e pés em forma de luva para um passo cuidadoso e medido. Seu ritmo lento é compensado por uma arma de alta velocidade: uma língua que pode acelerar de zero a 100 quilômetros por hora em cerca de um centésimo de segundo. Esta língua alongada e pegajosa pode atingir presas localizadas em mais que o dobro do comprimento do corpo do camaleão.

Com qualidades tão marcantes, não é surpreendente que os camaleões tenham surgido na cultura humana há milênios. Suas silhuetas reconhecíveis, completas com caudas enroladas, aparecem até mesmo em antigas esculturas rupestres egípcias. Convencida de que alguém deve ter descrito as bobinas do nervo óptico na literatura anterior, a equipe de pesquisa vasculhou vastos arquivos. Eles recrutaram especialistas em línguas para interpretar antigos trabalhos anatômicos escritos em francês, italiano e latim, às vezes numa mistura desconcertante de vários idiomas.

Tentativas históricas de explicar a visão camaleônica

Há mais de dois mil anos, Aristóteles sugeriu incorretamente que os camaleões não tinham nervos ópticos. Ele acreditava que seus olhos estavam conectados diretamente ao cérebro, o que, em sua opinião, explicava seu movimento independente. Em meados de 1600, o médico romano Domenico Panaroli refutou esta ideia, afirmando que os camaleões possuem nervos ópticos, mas que não se cruzam como fazem em muitos outros animais. Na maioria dos vertebrados, esse cruzamento transfere informações do olho direito para o lado esquerdo do cérebro e vice-versa. Panaroli argumentou que a ausência desse cruzamento conferia aos camaleões maior liberdade de movimento ocular.

Isaac Newton mais tarde apoiou as conclusões de Panaroli. Ele fez referência a camaleões em seu livro de 1704 ópticauma coleção de três décadas de suas ideias sobre cor e luz. No entanto, o anatomista francês Claude Perrault já havia desenhado uma representação muito mais precisa em 1669, mostrando dois nervos ópticos que se cruzavam e depois continuavam em linha reta. Sua ilustração recebeu pouca atenção dos contemporâneos de Newton, embora tenha sido uma das primeiras representações mais claras.

Por que as bobinas do nervo óptico passaram despercebidas

Com o tempo, os diagramas publicados chegaram perto de mostrar a verdadeira forma dos nervos ópticos, mas nunca a capturaram completamente. O tratado de Johann Fischer de 1852 sobre neuroanatomia de lagartos incluía parte da espiral, mas omitiu o restante, e Fischer nunca descreveu a estrutura enrolada. Em 2015, Lev-Ari Thidar, estudante de mestrado na Universidade de Haifa, notou uma seção do nervo em forma de C. Somente após uma pesquisa detalhada na literatura a equipe de pesquisa moderna confirmou que não existia uma descrição completa da bobina.

A forma como uma característica tão distintiva permaneceu oculta durante tanto tempo tornou-se clara à medida que os cientistas examinavam métodos de investigação histórica. Estudos anteriores basearam-se fortemente em dissecações físicas. Esses procedimentos frequentemente danificavam ou deslocavam os frágeis nervos ópticos, tornando quase impossíveis observações precisas.

“Ao longo da história, as pessoas olharam para os olhos do camaleão porque eram interessantes”, disse Stanley. “Mas se você dissecar fisicamente o animal, você perde informações que podem contar toda a história”.

Pesquisa de transformação de imagens de tomografia computadorizada e dados de acesso aberto

Hoje, a tomografia computadorizada é difundida em ambientes médicos e científicos. A tomografia computadorizada de raios X de alta resolução permite visualizar estruturas escondidas dentro de espécimes preservados, incluindo o interior do crânio de um camaleão.

A detecção de um nervo óptico enrolado num camaleão forneceu uma pista importante, mas os investigadores precisavam de provas mais amplas. Felizmente, eles tiveram acesso a extensos recursos digitais através do oVert (abreviação de openVertebrate). Este projeto, liderado pelo Museu de História Natural da Flórida e envolvendo 18 instituições dos EUA, oferece acesso público a modelos digitais 3D da anatomia de vertebrados.

“Esses métodos digitais estão revolucionando o campo”, disse Daza. “Antes não era possível descobrir detalhes como este. Mas com esses métodos é possível ver coisas sem afetar a anatomia ou danificar a amostra.”

Comparando camaleões com outros répteis

Usando conjuntos de dados oVert, a equipe examinou tomografias computadorizadas de mais de trinta lagartos e cobras, incluindo três espécies de camaleões representando linhagens principais. Eles construíram modelos cerebrais 3D para 18 desses répteis e mediram os nervos ópticos de cada um. Todas as três espécies de camaleões exibiam nervos ópticos significativamente mais longos e mais enrolados do que os dos outros lagartos. Isto confirmou que a descoberta inicial no laboratório de Daza era representativa do grupo.

Os pesquisadores então investigaram como as espirais se desenvolvem em camaleões jovens. Examinando embriões do camaleão velado (Chamaeleo calyptratus) em três estágios, eles notaram que os nervos ópticos começam retos e se alongam com o tempo, eventualmente formando alças antes da eclosão do animal. Os filhotes já possuem olhos totalmente móveis.

Contexto evolutivo para as bobinas oculares

Determinar quando esse recurso evoluiu é mais difícil. Os fósseis de camaleões mais antigos conhecidos datam do início do Mioceno, cerca de 16 a 23 milhões de anos atrás, muito depois de muitas de suas adaptações arbóreas terem aparecido. Esses fósseis não revelam muito sobre a sequência em que as características surgiram. No entanto, as bobinas nervosas recentemente documentadas fornecem uma pista sobre o motivo pelo qual esta adaptação pode ter surgido.

Muitos vertebrados com olhos grandes expandem seu campo de visão de duas maneiras: virando a cabeça ou movendo os olhos extensivamente. Corujas e lêmures giram o pescoço para olhar ao redor. Os humanos e alguns outros mamíferos dependem de nervos ópticos elásticos que permitem movimentos oculares substanciais. Os roedores conseguem um efeito semelhante com fibras nervosas onduladas que acrescentam flexibilidade.

Os camaleões, entretanto, não possuem pescoços flexíveis. Os pesquisadores sugerem que o nervo óptico enrolado se desenvolveu como uma solução alternativa, dando aos olhos uma folga extra e reduzindo a tensão enquanto eles giram. Uma adaptação comparável foi observada apenas em alguns invertebrados, como a mosca-olho-pedúnculo.

“Você pode comparar nervos ópticos com telefones antigos”, disse Daza. “Os primeiros telefones tinham apenas um cabo simples e reto preso ao fone de ouvido, mas então alguém teve a ideia de enrolar o cabo e deixá-lo mais frouxo para que as pessoas pudessem caminhar mais enquanto o seguravam. É isso que esses animais estão fazendo: estão maximizando a amplitude de movimento do olho criando esta estrutura enrolada.”

Continuando a busca por adaptações visuais

Mesmo com milhares de anos de interesse pelos camaleões, novas surpresas continuam a surgir. Os pesquisadores agora se perguntam se outros lagartos que vivem em árvores desenvolveram soluções semelhantes. Stanley e Daza planejam explorar esta questão em trabalhos futuros.

“Esses gigantes que citamos – Newton, Aristóteles e outros – inspiraram historiadores naturais durante séculos”, disse Stanley. “É emocionante sermos aqueles que dão o próximo passo no longo caminho para entender o que está acontecendo com os camaleões.”

Os autores publicaram seu estudo na revista Relatórios Científicos.