Biólogos criam besouro com olho funcional extra

Créditos: Eduardo Zattara.

Por Kevin Fryling
Publicado na Indiana University

Biólogos da Universidade de Indiana desenvolveram um terceiro olho adicional totalmente funcional no centro da testa de um besouro comum, usando uma simples ferramenta biológica.

Desvendar os mecanismos biológicos por trás dessa conquista pode ajudar os pesquisadores a entender como a evolução se baseia em ‘blocos de construção’ genéticos e de desenvolvimento preexistentes para criar novos traços complexos, ou traços ‘antigos’ em novos locais.

Os resultados do estudo foram publicados no Proceedings of the National Academy of Sciences. O artigo também fornece uma visão mais profunda de um experimento anterior que produziu acidentalmente um olho extra como parte de um estudo para entender como a cabeça do inseto se desenvolve.

“A biologia do desenvolvimento é maravilhosamente complexa em parte porque não há um único gene para o olho, um cérebro, a asa de uma borboleta ou a concha de uma tartaruga”, diz Armin P. Moczek, professor do Departamento de Biologia da Bloomington College of Arts and Sciences. “Em vez disso, milhares de genes individuais e dezenas de processos de desenvolvimento se unem para permitir a formação de cada um desses traços”.

“Também aprendemos que o desenvolvimento de um novo traço físicos é muito semelhante à construção de uma nova estrutura a partir de pedaços de Lego, reutilizando e recombinando genes ‘antigos’ e processos de desenvolvimento dentro de novos contextos”.

Como consequência, a evolução de novas características muitas vezes requer muito menos alterações genéticas do que os biólogos originalmente pensavam.

Mas ao contrário da reorganização e a combinação de tijolos de plástico de brinquedo para formar uma nova estrutura, Moczek diz que não está claro quais mecanismos biológicos guiam a construção de novos traços físicos em algumas circunstâncias, mas não em outras.

Uma das maneiras pelas quais os cientistas buscaram obter uma visão mais clara desse processo é persuadindo o crescimento de órgãos ‘ectópicos’ ou órgãos se formam na parte errada do corpo. Os primeiros trabalhos no campo se concentraram na formação de olhos da mosca da fruta no lugar errado, como na asa ou na perna. No entanto, esses experimentos requerem a ativação de genes reguladores importantes na nova posição, uma técnica que é limitada a alguns organismos do estudo. Os ‘olhos’ resultantes não foram completamente funcionais.

Em contraste, o novo estudo conduzido pela UI informou sobre a formação de um olho funcional adicional técnico, uma ‘fusão’ de dois conjuntos de olhos adicionais, após a queda de um único gene, uma técnica amplamente disponível para os cientistas na maioria dos organismos. A formação inesperada de um olho complexo e funcional em uma nova posição no processo é “um exemplo notável da capacidade dos sistemas de desenvolvimento para canalizar enormes distúrbios aos resultados ordenados e funcionais”, diz Moczek.

Para criar um olho totalmente funcional no centro da cabeça do besouro, a equipe de Moczek desativou um único gene, conhecido como odt, cuja pesquisa anterior mostrou que ele desempenha um papel na formação da cabeça durante o desenvolvimento.

“Esse estudo interrompe experimentalmente a função de um só gene principal”, diz Moczek. “E, em resposta a essa interrupção, o resto do desenvolvimento da cabeça se reorganiza para produzir um traço altamente complexo em um novo lugar: um olho composto no meio da cabeça”.

Para confirmar que o olho era um verdadeiro olho extra, a equipe da UI realizou múltiplos testes para provar que a estrutura tinha os mesmos tipos de células, expressa os mesmos genes, cria conexões nervosas apropriadas e provoca a mesma resposta comportamental como um olho normal.

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