Ctenóforos: órgão aboral revela pistas sobre sistemas nervosos centralizados

Ctenóforos - criaturas gelatinosas e muito simples, mais conhecidas pelos seus hipnóticos espetáculos de luz debaixo d’água - surgiram nos oceanos da Terra há cerca de 550 milhões de anos.

Durante muito tempo, biólogos chegaram a tratá-los como a personificação viva de “sem pensamentos, cabeça vazia”.

Agora, um novo estudo indica que o principal órgão sensorial desses animais é bem mais complexo - e mais parecido com um cérebro - do que se imaginava.

Ctenóforos e a evolução dos sistemas nervosos

Isso muda de forma relevante a discussão sobre como os sistemas nervosos dos animais evoluíram, porque os ctenóforos também são candidatos a representar o “modelo” mais antigo dos primeiros animais (sendo as esponjas os outros principais concorrentes). Em outras palavras, entre os animais que ainda existem hoje, os ctenóforos parecem estar entre os mais próximos do nosso último ancestral comum.

Se os seus sistemas nervosos são mais complexos do que pensávamos, isso sugere que estruturas semelhantes a um cérebro fazem parte da vida animal há muito, muito tempo.

“Nosso estudo aprimora profundamente nossa compreensão da evolução da coordenação comportamental em animais”, afirma o autor sénior do estudo, Pawel Burkhardt, biólogo evolutivo da Universidade de Bergen, na Noruega.

O órgão aboral (AO) observado em 3D

Esse avanço veio de digitalizações de alta resolução do órgão aboral (AO), examinadas com um nível de detalhe inédito. Essa estrutura sensorial permite ao animal orientar-se nas profundezas do oceano ao detetar a gravidade, variações de pressão e a direção da luz.

As imagens 3D foram produzidas com uma técnica avançada chamada microscopia eletrônica volumétrica, que permite aos cientistas reconstruir digitalmente as estruturas dos órgãos exatamente como elas estão no corpo - algo que as dissecações tradicionais nunca conseguiram representar de facto.

Os modelos obtidos mostraram que o AO dos ctenóforos é impressionantemente complexo, embora bastante diferente dos órgãos equivalentes de animais como os cnidários (que incluem águas-vivas e anémonas-do-mar) ou mesmo das larvas de animais mais próximos dos humanos, como os vermes poliquetas.

A rede nervosa do ctenóforo, que leva sinais por todo o corpo, converge para um nó central denso que envolve o AO. As sinapses entre essas duas estruturas desenham uma via clara para a transmissão de informação elétrica.

O próprio AO é composto por cerca de 900 células no total, com 17 tipos celulares distintos. Onze desses tipos são totalmente novos para a ciência.

“Fiquei impressionada quase imediatamente com a diversidade morfológica das células do órgão aboral”, diz a bióloga molecular Anna Ferraioli, da Universidade de Bergen, primeira autora do estudo.

Segundo Ferraioli, os próximos passos da equipa serão investigar as identidades moleculares dos tipos celulares recém-descobertos e analisar até que ponto o órgão aboral modula o comportamento.

Sinalização química e “transmissão por volume”

A equipa também observou que muitas das células do AO que não formam sinapses estavam repletas de vesículas - sacos cheios de fluido que transportam substâncias químicas para dentro e para fora das células. Células assim provavelmente participam de uma forma mais ampla e mais lenta de sinalização química chamada transmissão por volume.

A transmissão por volume é uma das maneiras pelas quais substâncias como dopamina, serotonina e histamina atuam no cérebro; em vez de dependerem de sinapses para uma comunicação rápida e direcionada, esses neuromoduladores também podem “banhar” as células, alterando a sua atividade.

Os genes e as moléculas que os ctenóforos usam para construir esse sistema nervoso central elementar são exclusivos, diferentes daqueles vistos em cnidários e em larvas de vermes poliquetas.

“Nossas descobertas redefinem o AO dos ctenóforos como um sistema sensorial distinto, integrado e potencialmente multimodal, crítico para a regulação do comportamento”, relatam os pesquisadores no artigo publicado.

Embora o AO não seja como o nosso cérebro, Ferraioli explica que ele é o órgão que os ctenóforos usam como um cérebro.

“Em outras palavras”, acrescenta Burkhardt, “a evolução parece ter inventado sistemas nervosos centralizados mais de uma vez”.

Em conjunto, isso indica que sistemas nervosos centralizados podem ter surgido na anatomia animal muito antes do que se pensava, ainda que em formatos muito diferentes do nosso.

A pesquisa foi publicada na revista Avanços da Ciência.