Um pequeno verme oceânico acaba de revelar um grande segredo sobre como os olhos evoluem

As pessoas normalmente associam olhos complexos a mamíferos, pássaros ou talvez polvos. No entanto, vermes anelídeos marinhos, como a cerda Platynerei dumerilii possuem olhos com um design semelhante ao de uma câmera semelhante aos dos vertebrados e cefalópodes, 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 continuam a se desenvolver após a maturidade, os pesquisadores examinaram os olhos adultos de Platynereisum 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 mapeou 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 em divisão sempre que o olho adulto está se expandindo. “Foi notável encontrar células em divisão na borda da retina do verme – o mesmo local onde alguns grupos de vertebrados mantêm as suas células estaminais da retina para o crescimento ocular ao longo da vida”, diz Milivojev.

Acredita-se que esta região, conhecida como “zona marginal ciliar”, suporta 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, observa que em vertebrados como peixes e anfíbios, esta região produz novos neurônios retinais enquanto o organismo continua a crescer. Ele explica: “Notavelmente, o trabalho de Nadja mostrou que os olhos das minhocas também podem adicionar novas células fotorreceptoras e expandir seu tamanho – uma característica que não foi bem estudada fora da linhagem dos vertebrados.”

Mecanismos de resposta à luz no desenvolvimento ocular

A equipe também descobriu que a luz ao redor dos vermes desempenha um papel direto na regulação do crescimento dos olhos. Análises genéticas e moleculares revelaram 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. Pesquisas anteriores sugeriram que os olhos dos vermes dependiam de uma classe diferente de opsinas, então a presença de uma c-opsina do tipo vertebrado foi uma descoberta inesperada. Milivojev e colegas determinaram que esta molécula aparece nos primeiros precursores das células fotorreceptoras do verme, indicando que ela atua como um interruptor molecular que conecta a exposição à luz à atividade das células-tronco. Estes resultados mostram que os sistemas visuais não só detectam a luz, mas também podem ajustar o seu desenvolvimento em resposta a ela.

Conexões Evolucionárias e Novas Questões

As descobertas abordam uma lacuna de longa data na compreensão de como os olhos dos vertebrados e dos invertebrados continuam a crescer e a se sustentar. Mostrando isso Platynereis os olhos dependem de um anel de células-tronco neurais aproxima os pesquisadores da descoberta de princípios universais que orientam a evolução dos órgãos sensoriais. Os resultados também levantam várias novas questões. Outras populações de células-tronco no corpo poderiam reagir à luz ambiental? E como a iluminação artificial pode interferir nesses processos biológicos naturais? Os investigadores esperam que estudos futuros que explorem os sistemas de células estaminais do verme ajudem a responder a estas questões, oferecendo novas informações sobre como o sistema nervoso se adapta e se repara. A autora sênior Kristin Tessmar-Raible (Universidade de Viena, Instituto Alfred Wegener, Universidade de Oldenburg) enfatiza que “a pesquisa básica para descobrir o inesperado é essencial para compreender a complexidade biológica da vida e as possíveis consequências dos impactos antrópicos”.

Resumo

• Pesquisadores da Universidade de Viena e do Instituto Alfred-Wegener estudaram vermes marinhos adultos, um modelo valioso para descobrir como os olhos e o cérebro se desenvolvem e como a luz influencia a biologia além da visão.
• A equipe descobriu que os olhos de Platynerei dumerilii continue crescendo durante toda a vida do verme. Este crescimento contínuo é alimentado por um anel de células estaminais neurais semelhante à zona de crescimento observada em certos vertebrados que continuam a expandir os seus olhos quando adultos.
• Seu trabalho ajuda a resolver uma questão de longa data sobre como os olhos do tipo câmera, tanto em invertebrados quanto em vertebrados, crescem e se mantêm. As descobertas sugerem que, mesmo em percursos evolutivos muito diferentes, muitos animais dependem de estratégias celulares partilhadas para crescimento e flexibilidade.
• Ao mostrar que Platynereis os olhos dependem deste anel de células-tronco, o estudo aproxima os cientistas da identificação de regras universais que moldam a evolução dos órgãos sensoriais.