Esta antiga criatura marinha pode já ter tido um cérebro

Os ctenóforos (comumente conhecidos como geleias de favo) são delicados animais marinhos gelatinosos que apareceram nos oceanos da Terra há cerca de 550 milhões de anos. Esses organismos contêm uma estrutura sensorial especializada chamada órgão aboral (AO), que lhes permite detectar gravidade, pressão e luz. Um novo estudo morfológico publicado em Avanços da Ciência mostra que este órgão é significativamente mais complexo do que estudos anteriores sugeriram.

“Mostramos que o AO é um sistema sensorial complexo e funcionalmente único”, disse Pawel Burkhardt, líder do grupo no Centro Michael Sars, da Universidade de Bergen. “Nosso estudo melhora profundamente nossa compreensão da evolução da coordenação comportamental em animais”.

Mapeando a arquitetura celular de um órgão antigo

Para entender como o órgão aboral é organizado internamente, os pesquisadores colaboraram com Maike Kittelmann, da Universidade Oxford Brookes, e usaram microscopia eletrônica de volume avançada. Esta abordagem permitiu-lhes criar reconstruções tridimensionais extremamente detalhadas da estrutura.

A análise revelou 17 tipos diferentes de células no órgão aboral, incluindo 11 tipos de células secretoras e ciliadas que nunca haviam sido identificadas antes. Esta grande variedade de células confirma que o AO funciona como um sofisticado órgão sensorial multimodal.

“Fiquei impressionado quase imediatamente com a diversidade morfológica das células dos órgãos aborais. Trabalhar com dados EM de volume é como descobrir coisas novas e interessantes todos os dias”, disse Anna Ferraioli, pesquisadora de pós-doutorado no Centro Michael Sars e primeira autora do estudo. “O AO tem uma complexidade impressionante quando comparado aos órgãos apicais dos cnidários e bilaterais. É tão único!”

Um sistema de comunicação neural híbrido

Além de sua diversidade celular, o órgão aboral também parece estar intimamente ligado ao sistema nervoso da geleia-de-favo. Os ctenóforos possuem uma rede nervosa composta por neurônios fundidos que formam uma estrutura contínua por todo o corpo.

Os pesquisadores descobriram que essa rede nervosa forma conexões sinápticas diretas com as células do órgão aboral, criando um caminho para a comunicação bidirecional. Ao mesmo tempo, muitas células dentro do AO contêm numerosas vesículas, indicando que podem libertar sinais químicos generalizados através de um processo conhecido como transmissão de volume. Juntos, esses mecanismos sugerem que o órgão depende de formas de sinalização sinápticas e não sinápticas.

“Acho que nosso trabalho oferece uma perspectiva importante sobre o quanto podemos aprender com o estudo da morfologia”, explica Ferraioli. “Eu diria que o AO definitivamente não é como o nosso cérebro, mas poderia ser definido como o órgão que os ctenóforos usam como cérebro”.

Pistas sobre a evolução dos cérebros

A equipe também examinou como certos genes do desenvolvimento são expressos em ctenóforos. Muitos genes envolvidos na formação da organização corporal em outros animais estão presentes nestes organismos, mas os seus padrões de expressão diferem substancialmente.

Esta diferença sugere que o órgão aboral pode não ser diretamente equivalente aos cérebros encontrados em outros grupos de animais. “Em outras palavras”, acrescentou Burkhardt, “a evolução parece ter inventado sistemas nervosos centralizados mais de uma vez”.

Vinculando Estrutura Neural ao Comportamento

Apoio adicional para estas descobertas vem de pesquisas relacionadas lideradas por Kei Jokura no Instituto Nacional de Biologia Básica do Japão, juntamente com o Prof. Gaspar Jekely da Universidade de Heidelberg. Num estudo separado que também incluiu Burkhardt, os cientistas reconstruíram toda a fiação neural do órgão de detecção da gravidade da geleia de pente.

Ao combinar imagens de alta velocidade com reconstruções tridimensionais de mais de 1.000 células, os pesquisadores mostraram como redes de neurônios fundidos coordenam o batimento dos cílios em diferentes partes do corpo do animal. Essa coordenação permite que as geleias de favo mantenham sua orientação à medida que se movem na água.

“As semelhanças com os circuitos neurais de outros organismos marinhos sugerem que soluções comparáveis ​​à detecção da gravidade podem ter evoluído de forma independente em linhagens animais distantes”, disse Jokura.

Repensando as origens dos sistemas nervosos

Juntos, estes estudos sugerem que os primeiros sistemas nervosos podem ter sido mais centralizados do que os cientistas acreditavam anteriormente. Segundo Ferraioli, a próxima fase da pesquisa se concentrará na identificação das características moleculares dos tipos de células recém-descobertos e na exploração da influência do órgão aboral no comportamento da geleia de favo.