Qual é o denominador comum entre polvos e cérebros humanos

Resumo: Os polvos têm um repertório massivamente expandido de mRNA em seus tecidos nervosos, refletindo uma evolução semelhante à dos vertebrados. Os resultados indicam que os miRNAs desempenham um papel importante no desenvolvimento de cérebros complexos.

fonte: CDM

Cefalópodes como polvos, chocos e chocos são animais altamente inteligentes com sistemas nervosos complexos. Em Science Advances, uma equipe liderada por Nicholas Rajewski, do Max Delbrück Center, mostrou agora que seu desenvolvimento está ligado à expansão exponencial do repertório de microRNA.

Se recuarmos o suficiente na história evolucionária, encontraremos o último ancestral comum conhecido de humanos e cefalópodes: um animal primitivo semelhante a um verme com inteligência mínima e pontos oculares simples.

Mais tarde, o reino animal pode ser dividido em dois grupos de organismos – aqueles com espinha dorsal e aqueles sem.

Enquanto os vertebrados, especialmente outros primatas e mamíferos, desenvolveram cérebros grandes e complexos com diversas capacidades cognitivas, os invertebrados não.

Com uma exceção: cefalópodes.

Os cientistas há muito se perguntam por que apenas esses moluscos poderiam desenvolver um sistema nervoso tão complexo. Agora, uma equipe internacional liderada por pesquisadores do Max Delbrück Center e do Dartmouth College, nos Estados Unidos, apresentou uma possível causa.

Em pesquisa publicada emAvanços da ciênciaEles explicam que os polvos possuem um repertório amplamente expandido de microRNAs (miRNAs) em seus tecidos nervosos – espelhando desenvolvimentos semelhantes que ocorreram nos vertebrados. “Então, é isso que nos conecta ao polvo!” diz o professor Nikolaus Ragowski, diretor científico do Instituto de Biologia de Sistemas Médicos de Berlim No Centro Max Delbrück (MDC-BIMSB), Chefe de Biologia de Sistemas do Laboratório de Elementos de Regulação Genética e autor recente do artigo, ele explica que essa descoberta provavelmente significa que as micromoléculas desempenham um papel essencial no desenvolvimento de cérebros complexos.

Em 2019, Rajewsky leu um post sobre análises genéticas feitas em polvos. Os cientistas descobriram que muitas modificações de RNA ocorrem nesses cefalópodes – o que significa que eles fazem uso pesado de certas enzimas que podem recodificar seu RNA.

“Isso me fez pensar que os polvos podem não apenas ser bons em edição, mas também podem ter outros truques de RNA na manga”, lembra Rajewsky. E assim ele começou uma colaboração com a estação de pesquisa marinha Stazione Zoologica Anton Dohrn em Nápoles, que lhe enviou amostras de 18 tipos diferentes de tecido de polvos mortos.

Os resultados dessas análises foram surpreendentes: “Houve, de fato, muita edição de RNA, mas não em regiões que consideramos importantes”, diz Rajewsky.

A descoberta mais interessante foi, na verdade, a dramática expansão de um conhecido grupo de genes de RNA, os microRNAs. Um total de 42 novas famílias de miRNA foram encontradas – especificamente no tecido neural e principalmente no cérebro.

Dado que esses genes foram conservados ao longo da evolução dos cefalópodes, a equipe concluiu que eles eram claramente benéficos para os animais e, portanto, funcionalmente importantes.

Ragowski pesquisa micropartículas há mais de 20 anos. Em vez de serem traduzidos em RNA mensageiro, que fornece as instruções para a produção de proteínas na célula, esses genes codificam pequenos pedaços de RNA que se ligam ao RNA mensageiro e, assim, influenciam a produção de proteínas.

Esses sítios de ligação também foram conservados ao longo da evolução dos cefalópodes – outra indicação de que essas novas micromoléculas são de importância funcional.

Novas famílias de microRNA

“Esta é a terceira maior expansão de famílias de microRNA no mundo animal e a maior fora dos vertebrados”, diz o principal autor Grigory Zolotarov, um cientista ucraniano que treinou no laboratório de Rajewsky no MDC-BIMSB enquanto concluía a faculdade de medicina em Praga e, posteriormente, .

“Para se ter uma ideia do tamanho, as amêijoas, que também são moluscos, adquiriram apenas cinco novas famílias de microRNA desde o último ancestral que compartilharam com os polvos – enquanto os polvos ganharam 90!” As ostras não são exatamente conhecidas por sua inteligência, acrescenta Zolotaroff.

O fascínio de Rajewsky pelos polvos começou anos atrás, durante uma visita noturna ao Monterey Bay Aquarium, na Califórnia. “Eu vi essa criatura sentada no fundo do tanque e passamos vários minutos – assim pensei – olhando um para o outro.”

Olhar para um polvo é muito diferente de olhar para um peixe, diz ele: “Não é muito científico, mas seus olhos exalam inteligência”. Os polvos têm olhos de “câmera” complexos semelhantes aos humanos.

Do ponto de vista evolutivo, os polvos são únicos entre os invertebrados. Eles têm um cérebro central e um sistema nervoso periférico – um órgão capaz de agir de forma independente. Se o polvo perder seus tentáculos, o tentáculo permanece sensível ao toque e pode se mover.

A razão pela qual os polvos são solitários no desenvolvimento de funções cerebrais tão complexas pode estar no fato de que eles usam seus braços de forma muito proposital – como ferramentas para abrir conchas, por exemplo.

Os polvos também apresentam outros sinais de inteligência: são muito curiosos e conseguem se lembrar das coisas. Eles também podem conhecer pessoas e gostar mais de algumas do que de outras.

Os pesquisadores agora acreditam que eles até sonham, pois mudam a cor e a estrutura da pele enquanto dormem.

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“Dizem que se você quer conhecer um estrangeiro, mergulhe e faça amizade com um polvo”, diz Rajewsky.

Ele agora planeja se juntar a outros pesquisadores de polvos para formar uma rede europeia que permitirá um maior intercâmbio entre cientistas. Embora a comunidade seja pequena atualmente, Rajewsky diz que o interesse pelos polvos está crescendo em todo o mundo, inclusive entre pesquisadores comportamentais.

É fascinante, diz ele, analisar uma forma de inteligência que evoluiu de forma totalmente independente da nossa. Mas não é fácil: “Se você fizer testes com eles usando pequenos petiscos como recompensa, eles logo perdem o interesse. Pelo menos é o que meus colegas me dizem”, diz Ragoski.

“Como os polvos não são organismos modelo típicos, nossas ferramentas biomoleculares têm sido muito limitadas”, diz Zolotarov. “Portanto, ainda não sabemos exatamente quais tipos de células expressam o novo microRNA.” A equipe de Rajewsky planeja agora aplicar uma tecnologia desenvolvida no laboratório de Rajewsky, que tornará células em tecidos de polvo visíveis em nível molecular.

Sobre esta notícia sobre genética e neurociência evolutiva

autor: Jana Schloter
fonte: CDM
Contato: Jana Schloter – MDC
foto: Créditos da imagem para Nir Friedman

Pesquisa original: acesso livre.
“MicroRNAs estão intimamente ligados ao surgimento do complexo cérebro do polvoEscrito por Nicholas Ragowski et al. Avanços da ciência

Resumo

MicroRNAs estão intimamente ligados ao surgimento do complexo cérebro do polvo

Os cefalópodes de corpo mole, como os polvos, são invertebrados excepcionalmente inteligentes com um sistema nervoso altamente complexo que evoluiu independentemente dos vertebrados. Dada a elevada edição de RNA em seus tecidos neuronais, levantamos a hipótese de que a regulação do RNA pode desempenhar um papel fundamental no sucesso cognitivo desse grupo.

Assim, caracterizamos o RNA mensageiro e o RNA pequeno em três espécies de cefalópodes, incluindo 18 tecidos de polvo comum. Mostramos que a principal inovação de RNA de cefalópodes de corpo mole é uma expansão do repertório de genes microRNA (miRNA).

Esses miRNAs evolutivamente novos foram expressos principalmente no tecido neural adulto e durante o desenvolvimento e mantiveram locais-alvo funcionais e, portanto, potencialmente funcionais. As únicas expansões semelhantes de miRNA, em particular, ocorreram em vertebrados.

Assim, propomos que as micromoléculas estão intimamente ligadas ao desenvolvimento de cérebros animais complexos.