Corpos de estrelas-do-mar não são realmente corpos, diz estudo
Novas pesquisas genéticas sugerem que as estrelas-do-mar são cabeças sem torsos ou caudas, que teriam perdido essas características evolutivamente ao longo do tempo
As cabeças da maioria dos animais são facilmente identificáveis, mas os cientistas não conseguiram dizer o mesmo das estrelas-do-mar até agora.
Uma estrela-do-mar tem cinco braços idênticos com uma camada de “pés tubulares” abaixo deles que podem ajudar a criatura marinha a se mover ao longo do fundo do mar, fazendo com que os naturalistas se perguntem se as estrelas-do-mar têm extremidades dianteiras e traseiras definidas – e até mesmo se elas têm cabeças.
Mas novas pesquisas genéticas sugerem o oposto – que as estrelas-do-mar são em grande parte cabeças sem torsos ou caudas e provavelmente perderam essas características evolutivamente ao longo do tempo.
Os pesquisadores disseram que os fósseis bizarros dos ancestrais das estrelas-do-mar, que pareciam ter uma espécie de torso, fazem muito mais sentido em termos evolutivos à luz das novas descobertas.
As descobertas foram publicadas quarta-feira (1º) na revista Nature.
“É como se a estrela-do-mar estivesse completamente sem tronco e fosse melhor descrita como apenas uma cabeça rastejando ao longo do fundo do mar”, disse o principal autor do estudo, Laurent Formery, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Stanford e na Universidade da Califórnia, Berkeley, em nota. “Não é de forma alguma o que os cientistas presumiram sobre estes animais”.
As revelações, tornadas possíveis graças a novos métodos de sequenciação genética, poderão ajudar a responder a algumas das maiores questões remanescentes sobre os equinodermos, incluindo a sua ascendência compartilhada com os humanos e outros animais que não se parecem em nada com eles.
Um plano corporal único
As estrelas-do-mar pertencem a um grupo chamado equinodermos, que inclui ouriços-do-mar, dólar-de-areia e pepinos-do-mar. Os animais incomuns têm planos corporais únicos dispostos em cinco seções iguais que diferem muito dos corpos simétricos da cabeça à cauda dos animais bilaterais, que têm os lados esquerdo e direito espelhados.
As estrelas-do-mar começam como ovos fertilizados que eclodem e se tornam larvas que flutuam no oceano, como o plâncton, durante semanas a meses antes de se estabelecerem no fundo do oceano. Lá, elas passam por um processo que transforma um corpo bilateral em formato de estrela, ou corpo pentarradial.
“Este tem sido um mistério zoológico há séculos”, disse o coautor sênior do estudo, Christopher Lowe, biólogo marinho e de desenvolvimento da Universidade de Stanford, em nota. “Como você pode passar de um plano corporal bilateral para um plano pentarradial, e como você pode comparar qualquer parte da estrela-do-mar com o nosso próprio plano corporal?”.
O plano corporal bilateral que a maioria dos animais tem deriva de ações genéticas de nível molecular que podem ser rastreadas nas regiões da cabeça e do tronco, ou do corpo principal, razão pela qual os vertebrados, como os humanos, e muitos invertebrados, incluindo insetos, compartilham uma programação genética semelhante. Esta descoberta recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1995.
Mas os equinodermos também compartilham um ancestral comum com os animais bilaterais, o que contribui para as questões que os pesquisadores estão tentando resolver.
“Como as diferentes partes do corpo dos equinodermos se relacionam com aquelas que vemos em outros grupos de animais tem sido um mistério para os cientistas desde que os estudamos”, disse o coautor do estudo, Dr. Jeff Thompson, professor da Universidade de Southampton.
“Em seus parentes bilaterais, o corpo é dividido em cabeça, tronco e cauda. Mas apenas olhando para uma estrela-do-mar é impossível ver como essas seções se relacionam com os corpos dos animais bilaterais”.
Decifrando o código do equinodermo
Os pesquisadores por trás do novo estudo usaram a microtomografia computadorizada para capturar uma visão tridimensional sem precedentes da forma e estrutura das estrelas-do-mar.
Em seguida, os membros da equipe usaram técnicas analíticas avançadas para identificar onde os genes eram expressos no tecido e identificar sequências específicas de RNA nas células. A expressão gênica ocorre quando a informação dentro de um gene se torna funcional.
Marcadores moleculares específicos atuam como projetos do plano corporal, direcionando cada célula para a região do corpo a que pertence.
“Se você retirar a pele de um animal e observar os genes envolvidos na definição de cabeça e cauda, os mesmos genes codificam essas regiões do corpo em todos os grupos de animais”, disse Lowe.
“Então ignoramos a anatomia e perguntamos: existe um eixo molecular escondido sob toda essa anatomia estranha e qual é o seu papel em uma estrela-do-mar formando um plano corporal pentarradial?”.
Juntos, os dados criaram um mapa 3D para determinar onde os genes foram expressos à medida que as estrelas-do-mar se desenvolviam e cresciam. A equipe conseguiu determinar os genes que controlam o desenvolvimento do ectoderma da estrela-do-mar, que inclui a pele e o sistema nervoso.
Assinaturas genéticas associadas ao desenvolvimento de uma cabeça foram detectadas em todas as estrelas-do-mar, especialmente concentradas no centro da estrela e no centro de cada membro.
Mas a expressão genética para as seções do tronco e da cauda estava praticamente ausente, revelando que as estrelas-do-mar “têm o exemplo mais dramático de dissociação das regiões da cabeça e do tronco que conhecemos hoje”, disse Formery, que também é pesquisador no Chan Zuckerberg BioHub, uma organização de pesquisa sem fins lucrativos em São Francisco.
A pesquisa foi financiada pelo Chan Zuckerberg BioHub, cofundado em 2021 pela Dra. Priscilla Chan e Mark Zuckerberg, bem como pela Nasa, a National Science Foundation e o Leverhulme Trust.
“Quando comparamos a expressão dos genes em uma estrela-do-mar com a de outros grupos de animais, como os vertebrados, parecia que faltava uma parte crucial do plano corporal”, disse Thompson. “Os genes que normalmente estão envolvidos na padronização do tronco do animal não foram expressos no ectoderma. Parece que todo o plano corporal da equinoderma é aproximadamente equivalente à cabeça em outros grupos de animais”.
As estrelas-do-mar e outros equinodermos provavelmente evoluíram os seus planos corporais únicos quando os seus antepassados perderam a região do tronco, as permitindo mover-se e alimentar-se de forma diferente dos outros animais.
“Nossa pesquisa nos diz que o plano corporal dos equinodermos evoluiu de uma forma mais complexa do que se pensava anteriormente e ainda há muito a aprender sobre essas criaturas intrigantes”, disse Thompson. “Como alguém que as estudou nos últimos dez anos, estas descobertas mudaram radicalmente a forma como penso sobre este grupo de animais”.
Novas percepções
A pesquisa animal visa principalmente aqueles que compartilham semelhanças com os humanos. Mas estudar grupos como os equinodermos poderia resolver alguns dos mistérios mais complexos sobre a evolução da vida na Terra.
“A maioria dos animais não tem um sistema nervoso espetacular e está perseguindo presas – são animais modestos que vivem em tocas no oceano. As pessoas geralmente não são atraídas por esses animais, mas eles provavelmente representam o quanto a vida começou”, disse Lowe.
Compreender como animais como as estrelas-do-mar se desenvolveram também poderia permitir percepções sobre as diversas maneiras pelas quais diferentes espécies permanecem saudáveis.
“É certamente mais difícil trabalhar em organismos que são estudados com menos frequência”, disse o coautor do estudo Daniel Rokhsar, professor de genética, genômica, evolução e desenvolvimento na Universidade da Califórnia, Berkeley, e pesquisador do Chan Zuckerberg BioHub.
“Mas se aproveitarmos a oportunidade para explorar animais incomuns que operam de maneiras incomuns, isso significa que estamos ampliando nossa perspectiva da biologia, o que acabará por nos ajudar a resolver problemas ecológicos e biomédicos”.
