Cérebros de polvos evoluíram para compartilhar uma característica surpreendente com nossos cérebros

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Um polvo bebê. (Créditos: Nir Friedman)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Nosso glorioso pálido ponto azul que chamamos de Terra é preenchido com uma variedade surpreendentemente diversificada de formas de vida, mas algumas são definitivamente mais peculiares do que outras.

Isso é particularmente verdadeiro para o polvo, um animal tão estranho que regularmente evoca a comparações com alienígenas.

De fato, se existe alguma criatura na Terra que é estranha o suficiente para ter evoluído em outro lugar, de acordo com o neurocientista britânico Anil Seth, é o polvo. Alguns malucos até propõem que os polvos podem ser alienígenas.

No entanto, há muitas evidências para vincular a evolução do polvo firmemente à Terra, e uma equipe de cientistas liderada pelo biólogo de sistemas Nikolaus Rajewsky, do Max-Delbrück-Center for Molecular Medicine, acaba de encontrar uma nova.

E é realmente intrigante.

É uma característica que os cérebros dos polvos realmente compartilham com os cérebros humanos e com os cérebros de outros vertebrados: um enorme repertório de microRNA em seu tecido neural.

“Isso”, disse Rajewsky, “é o que nos conecta ao polvo!”

Os polvos são estranhos em muitos aspectos. Eles também são inteligentes, assim como outros cefalópodes, como os chocos. E descobriu-se que os cérebros das lulas são quase tão complexos quanto os cérebros dos cães. Há até evidências que sugerem que os polvos podem sonhar – raramente confirmado em invertebrados.

Ao contrário de outros animais inteligentes, seu sistema nervoso é altamente distribuído, com uma proporção significativa de seus 500 milhões de neurônios espalhados por seus braços. Cada tentáculo é capaz de tomar decisões de forma independente e pode até continuar a reagir a estímulos depois de ser cortado.

O complexo sistema nervoso e a inteligência dos cefalópodes têm sido uma espécie de quebra-cabeça. Essas características são relativamente comuns em vertebrados, mas realmente se destacam entre os invertebrados.

Há algo realmente estranho sobre polvos e outros cefalópodes. Seus corpos podem editar rapidamente suas sequências de RNA em tempo real para se adaptar ao ambiente. Não é assim que a adaptação costuma funcionar; normalmente, começa com o DNA e essas mudanças são passadas para o RNA.

Isso fez Rajewsky se perguntar que outros segredos de RNA os polvos poderiam estar escondendo.

Analisando 18 amostras obtidas de polvos mortos – fornecidas pelo instituto de pesquisas marinhas Stazione Zoologica Anton Dohrn, na Itália – Rajewsky e sua equipe sequenciaram o RNA principalmente do Octopus vulgaris, o polvo-comum. Também foram incluídos no estudo um polvo-da-Califórnia (Octopus bimaculoides) e uma lula-havaiana (Euprymna scolopes).

O sequenciamento forneceu um perfil dos RNAs mensageiros e pequenos RNAs nele contidos. E os resultados foram uma surpresa.

Um polvo-comum (Octopus vulgaris). (Créditos: Bernat Espigulé/iNaturalist, CC BY-NC 4.0)

“De fato, houve muita edição de RNA, mas não em áreas que acreditamos ser de interesse”, explicou Rajewsky.

O que a equipe descobriu foi que os polvos têm muito microRNA, ou miRNA. Eles encontraram 164 genes de miRNA agrupados em 138 famílias de miRNA no-polvo comum e 162 genes de miRNA agrupados nas mesmas 138 famílias no polvo-da-Califórnia. E 42 das famílias eram novas, principalmente no cérebro e no tecido neural.

miRNA são moléculas de RNA não codificantes que estão fortemente envolvidas na regulação da expressão gênica, ligando-se a moléculas de RNA maiores para ajudar as células a ajustar as proteínas que criam.

O fato dessas famílias de miRNA terem sido preservadas no polvo, assim como os locais de ligação do RNA, sugere que elas ainda desempenham um papel na biologia do polvo, embora os cientistas ainda não saibam qual é esse papel ou em quais células os miRNAs estão envolvidos.

“Esta é a terceira maior expansão de famílias de microRNA no mundo animal e a maior fora dos vertebrados”, disse o biólogo Grygoriy Zolotarov, agora no Centro de Regulação Genômica da Espanha, anteriormente do laboratório de Rajewsky.

“Para se ter uma ideia da escala, as ostras, que também são moluscos, adquiriram apenas cinco novas famílias de microRNA desde os últimos ancestrais que compartilharam com os polvos – enquanto os polvos adquiriram 90!”

Um polvo-da-Califórnia (Octopus bimaculoides). (Créditos: wademcmillan/iNaturalist, CC BY-NC 4.0)

As únicas expansões comparáveis ​​ocorreram em vertebrados, embora a escala seja um pouco diferente. O genoma humano codifica, para contextualizar, cerca de 2.600 miRNAS maduros. Mas a contagem da família de miRNA do polvo está no mesmo nível de animais como galinhas e sapos.

A descoberta, disseram os pesquisadores, sugere que a inteligência complexa, incluindo a inteligência dos cefalópodes, pode estar relacionada a essa expansão do miRNA.

Curiosamente, esta não é a única semelhança entre os cérebros dos polvos e os dos vertebrados. Os cientistas descobriram anteriormente que os cérebros humanos e de polvos contêm um grande número de um tipo de elementos transponíveis do genoma chamados transposons. Parece que há muito mais coisas acontecendo na cabeça (e nos tentáculos) de um polvo do que entendemos.

O próximo passo para a equipe de Rajewsky é tentar descobrir exatamente o que esses miRNAs estão fazendo.

“A notável explosão do repertório de genes de miRNA em cefalópodes coleoides pode indicar”, escreveram os pesquisadores, “que os miRNAs e, talvez, suas funções neuronais especializadas estão profundamente ligadas e possivelmente necessárias para o surgimento de cérebros complexos em animais”.

A pesquisa foi publicada na Science Advances.