Cientistas desvendam mistério de águas-vivas que conseguem se fundir; entenda

Em uma noite de verão em 2023, Kei Jokura entrou no laboratório de biologia marinha do Woods Hole Oceanographic Institution em Massachusetts carregando animadamente uma massa gelatinosa em um béquer.

O biólogo havia acabado de vir do primeiro andar, onde tanques abrigavam uma colônia de águas-vivas pente gelatinosas. A massa era maior que as outras, e parecia que duas das águas-vivas haviam se fundido em uma só.

“Não pude acreditar nos meus olhos inicialmente”, relembrou Jokura, que era então pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Exeter, no Reino Unido.

Mariana Rodriguez-Santiago, pesquisadora de pós-doutorado na Universidade Estadual do Colorado, estava trabalhando em seu próprio projeto quando Jokura apareceu. “Ficamos todos maravilhados e atônitos, pensando: ‘Como elas podem se fundir e ainda nadar e se mover como uma unidade?’”, disse ela.

Ela pegou uma pipeta e gentilmente cutucou uma das águas-vivas. Ela se contorceu. Simultaneamente, a outra à qual parecia estar conectada também se contorceu.

“Pensamos: ‘Elas são capazes de sentir a mesma coisa? São um indivíduo? Dois indivíduos? Como podemos desvendar isso?’”, ela recordou.

Nas semanas seguintes, Rodriguez-Santiago ajudou Jokura a combinar múltiplos pares das águas-vivas pente, cientificamente conhecidas como Mnemiopsis leidyi, para ver o que acontecia. Os resultados da investigação liderada por Jokura, publicados em 7 de outubro na revista Current Biology, mostraram que não apenas duas águas-vivas podiam fundir seus corpos, mas seus sistemas nervoso e digestivo também se fundiam. Duas efetivamente se tornavam uma.

“O fenômeno da fusão certamente levantou muitas questões interessantes, como quais genes estão envolvidos na fusão, o que acontece com a sinalização neural e o que define ‘próprio’ e ‘não próprio’”, disse Jokura, agora pesquisador de pós-doutorado no Instituto Nacional de Biologia Básica do Japão.

Águas-vivas pente são encontradas em todo o mundo em águas costeiras e no oceano profundo. Embora se pareçam com águas-vivas comuns, elas não picam e pertencem a um filo diferente, Ctenophora, que em grego significa “portadores de pente”. São nomeadas por seus pentes, fileiras de apêndices semelhantes a pelos chamados cílios que usam para se mover através da água.

Os ctenóforos são um dos, se não o, animais mais antigos da Terra — possivelmente uma irmã de todos os outros animais na árvore da vida, então “eles fornecem uma oportunidade única de estudar aspectos fundamentais da função do sistema nervoso”, disse Rodriguez-Santiago, coautora do estudo.

“Eles pertencem a um grupo de animais que estava presente quando os primeiros animais evoluíram”, disse Pawel Burkhardt, um biólogo evolutivo e pesquisador da Universidade de Bergen na Noruega. Burkhardt foi coautor de outro relatório de outubro sobre M. leidyi, publicado na revista PNAS, mostrando que a água-viva é capaz de se desenvolver ao contrário, revertendo para um estágio de vida anterior após o estresse.

“Os dois artigos recentes destacam que os ctenóforos têm a oportunidade de se adaptar rapidamente a ambientes em mudança e que seus programas de desenvolvimento são potencialmente mais flexíveis do que os vistos em outros animais”, disse ele.

Fusão como mecanismo de sobrevivência

Também pode ser, sugere o artigo de Jokura, que os ctenóforos careçam do mecanismo protetor de alorreconhecimento que permite que um organismo diferencie entre suas próprias células e tecidos e os de outro organismo. Em humanos, por exemplo, o alorreconhecimento fundamenta a rejeição de órgãos que ocorre em cirurgias de transplante.

Jokura estava estudando como M. leidyi responde à luz quando descobriu que dois espécimes feridos haviam se tornado unidos. Curioso para recriar o fenômeno, ele e Rodriguez-Santiago começaram a experimentar.

Eles cortaram partes de várias águas-vivas e colocaram pares excisados juntos em placas de Petri durante a noite. Nove em cada 10 pares fundiram-se com sucesso, resultando em animais com dois órgãos sensoriais e dois conjuntos de aberturas anais, enquanto águas-vivas típicas têm apenas um de cada. Segundo Jokura, a fusão aconteceu muito mais rapidamente do que os pesquisadores esperavam.

“Para observar o processo de fusão — quando e como acontece — realizamos imagens em time-lapse”, disse ele. A equipe de pesquisa colocou águas-vivas cortadas próximas umas das outras e aguardou. Inicialmente, as águas-vivas continuaram a contrair seus músculos independentemente. Em uma hora, seus movimentos rítmicos começaram a sincronizar. Na marca de duas horas, estavam em sincronia. Quando cutucadas suavemente em um lado, ambos os lados do organismo combinado contraíam-se em uníssono.

As imagens demonstraram outra camada da fusão: os sistemas digestivos dos animais também se combinaram. Os pesquisadores alimentaram um camarão de salmoura marcado com fluorescência em uma boca de um par de águas-vivas que havia sido fundido por dois dias. Em seguida, a equipe rastreou o movimento da refeição através de um microscópio.

As partículas digeridas viajaram pelo canal digestivo, cruzaram a fronteira da fusão e entraram no trato digestivo do outro animal — “e o outro indivíduo podia defecar o alimento”, explicou Rodriguez-Santiago. Eventualmente, os resíduos foram expelidos por ambos os ânus, cada um em seu próprio tempo.

Pesquisa futura sobre geleia de pente

O que Rodriguez-Santiago considera mais interessante sobre o estudo é a forma como ele questiona o que ela pensava serem “fronteiras bastante rígidas” entre o eu e o outro.

O alorreconhecimento é considerado uma adaptação protetora porque permite que um corpo rejeite células estranhas que poderiam introduzir doenças perigosas. Mas esses animais “ignoram essa rejeição sensorial para então potencialmente ter uma chance ainda melhor de sobrevivência”, disse ela.

Burkhardt acredita que as descobertas podem levar os cientistas a compreender quando os animais desenvolveram o alorreconhecimento e como sistemas nervosos simples se formam e processam informações. Jokura quer estudar mais como os sistemas nervosos das águas-vivas se mesclam após a fusão.

“Gostaria de investigar como seus “pensamentos” são integrados”, disse ele. “Ao visualizar redes neurais, podemos explorar algo como a fusão da consciência”.

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