Um estudo publicado na última semana, na revista científica Cell, descreve um experimento que pode revelar como funciona a interação neurológica em organismos que não são dotados de um cérebro central. A pesquisa foi feita com base em observações realizadas em um tipo minúsculo de água-viva normalmente encontrado nas águas do Atlântico Nordeste e no Mar Mediterrâneo.

Estrutura neural de uma água-viva da espécie Clytia hemisphaerica. Imagem: Brandon Weissbourd – Caltech

Composta por cientistas dos EUA e da França, a equipe optou por analisar exemplares de Clytia Hemisphaerica, considerado um modelo perfeito para estudar esse tipo de comportamento. Como essa espécie específica de água-viva é tão pequena (tem apenas cerca de um centímetro de diâmetro), todo o seu sistema nervoso pode caber facilmente sob a lente de um microscópio.

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Além disso, conforme ressalta o Science Alert, seu genoma é bastante simples, e seu corpo transparente contém apenas cerca de 10 mil neurônios, o que torna mais fácil rastrear mensagens neurais.

Águas-vivas são ‘fósseis vivos’ com sistema nervoso muito simples

Quando os pesquisadores modificaram geneticamente a água-viva para que seus neurônios brilhassem quando ativados, eles encontraram um “grau imprevisto de organização neural estruturada”.

O sistema nervoso das águas-vivas se desenvolveu há mais de 500 milhões de anos e mudou muito pouco desde então. Em comparação com os cérebros dos animais atuais, os neurônios nesses ‘fósseis vivos’ são organizados de uma maneira muito mais simples.

Mas se não existe um sistema centralizado que coordene todos os movimentos da criatura, então como seu corpo funciona? De acordo com a nova pesquisa, os neurônios dessa “micromedusa” estão dispostos em uma rede semelhante a um guarda-chuva, que espelha a organização de seu corpo. Esses neurônios são então divididos em fatias, quase como uma pizza.

Neurônios da água-viva se dividem em fatias, semelhante a uma pizza. Imagem: Brandon Weissbourd – Caltech

Cada tentáculo na borda do sino da água-viva é conectado a uma dessas fatias. Portanto, quando os braços do animal detectam e capturam uma presa, como um camarão, os neurônios dessa fatia são ativados em uma sequência específica.

Primeiro, os neurônios na borda da fatia enviam mensagens aos neurônios do meio, onde a boca da água-viva está localizada. Isso faz com que a borda da fatia se vire para dentro, em direção à boca, trazendo o tentáculo junto com ela. Enquanto isso, a boca, por sua vez, “aponta” para a comida que chega. 

Uma água-viva dobrando o lado direito de seu corpo para levar um camarão de água salgada à boca.  (Weissbourd)
Imagem: Caltech

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Para descobrir quais neurônios desencadeiam especificamente esse efeito dominó, os pesquisadores desativaram um tipo de neurônio chamado RFa + na borda das “fatias da pizza”. Quando eles fizeram isso, o dobramento interno assimétrico do sino da água-viva não ocorreu, e a transferência do alimento dos tentáculos para a boca não aconteceu.

“Assim, os neurônios RFa + são necessários para o dobramento das margens induzido quimicamente e por alimentos”, explicam os pesquisadores. “Em contraste, as ações de nadar e pulsar não foram perturbadas, sugerindo que outros tipos de células neurais controlam esses comportamentos”.

Para ver como os neurônios que gerem a boca se comunicam com os neurônios que controlam o sino da água-viva, e vice-versa, a equipe começou a remover cirurgicamente certas partes do corpo. Quando as bocas das águas-vivas foram removidas, as criaturas continuaram tentando passar comida de seus tentáculos para suas bocas inexistentes.

Mesmo quando os tentáculos de uma água-viva eram removidos, os extratos químicos de camarão introduzidos em um tanque ainda podiam fazer a boca se voltar para a fonte de alimento.

Dessa forma, as descobertas sugerem que certos comportamentos de água-viva são coordenados por diferentes grupos de neurônios organizados funcionalmente, localizados ao redor da circunferência do guarda-chuva. A rede neural que conecta o sino da água-viva à boca, por exemplo, também pode se conectar ao sistema digestivo.

Quando as águas-vivas do estudo foram privadas de comida, os autores descobriram que elas capturavam as presas mais rápido do que quando não estavam com tanta fome. Isso indica algum tipo de feedback neural, que está deixando a água-viva ‘saber’ que precisa encher seu sistema digestivo, colocando outras redes específicas de ‘alimentação’ em alerta máximo.

“Se esta visão hierárquica estiver correta, comportamentos coordenados em organismos sem um cérebro central podem ter surgido pela duplicação e modificação de módulos autônomos menores para formar supermódulos que interagem funcionalmente”, concluem os autores.

Agora, resta saber como essas interações são alcançadas – o que deverá ser objeto de estudo para novas abordagens científicas.

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