Dois indivíduos vivem entrelaçados com o lagarto de água doce Gordionus violaceus da Alemanha. Crédito: Gonzalo Gerbet
Os vermes capilares não possuem os minúsculos “pêlos” responsáveis pelo movimento celular, filtragem e detecção que todos os outros animais conhecidos possuem.
Em um mundo repleto de animais exóticos, os vermes estão sem dúvida entre os mais estranhos. Estes são vermes parasitas conhecidos por manipular o comportamento de seus hospedeiros, um fenômeno às vezes chamado de “controle da mente”.
Em uma reviravolta interessante, um novo estudo aparece na revista biologia atual Eu revelei aquele verme de pelo classificar Eles compartilham uma característica estranha: eles não possuem quase 30% dos genes que os pesquisadores esperavam descobrir. Ainda mais intrigante, os genes ausentes estão ligados ao desenvolvimento de cílios, estruturas semelhantes a pelos encontradas nas células de quase todas as espécies animais conhecidas.
Uma lagarta viva de água doce nas mãos de Bruno de Medeiros no Monumento Nacional Muir Woods, na Califórnia. Crédito: Bruno de Medeiros
Hairworms, que se parecem com fios finos de espaguete e têm alguns centímetros de comprimento, podem ser encontrados em todo o mundo. Sua estrutura corporal básica indica sua natureza parasitária, pois carecem de sistemas excretores, respiratórios ou circulatórios e vivem quase inteiramente dentro de outros organismos. Tawana Cunha, pesquisadora de pós-doutorado no Chicago Field Museum e principal autora do estudo, observa: “Uma das coisas mais legais, e talvez pelo que seja mais conhecido, é que eles podem influenciar o comportamento de seus anfitriões e torná-los fazer coisas que não fariam de outra forma.”
Ciclo de vida da lagarta e manipulação do hospedeiro
Centenas de espécies de lagartas são encontradas em água doce. O ciclo de vida começa quando seus ovos eclodem na água, e as larvas são consumidas por pequenos predadores aquáticos, como larvas de efeméridas. Estes, por sua vez, são predados por predadores terrestres maiores, como baratas. Depois de amadurecer dentro de seu hospedeiro, os vermes manipulam o comportamento do hospedeiro, fazendo-os pular na água. Uma vez lá, os vermes se contorcem de seus hospedeiros e começam a procurar parceiros, repetindo assim o ciclo.
Embora existam também cinco espécies de lagartas marinhas que parasitam criaturas aquáticas, como lagostas, sua capacidade de manipular os hospedeiros não é clara devido à falta de necessidade de retornar à água.
Os vermes de água doce vivem no meio ambiente, no Monumento Nacional Muir Woods, na Califórnia. Crédito: Bruno de Medeiros
Pesquisa genética sobre vermes
Por mais estranho que seja o comportamento dos lagartos, o interesse de pesquisa de Cunha em animais tem mais a ver com eles DNA. “Partimos para sequenciar seus genomas, porque nada como o dela havia sido sequenciado neste nível antes”, diz ela sobre o estudo, conduzido com seus coautores Bruno de Medeiros, Ariana Lord, Martin Sorensen e Gonzalo Gerbet. “O objetivo era produzir esses genomas e, eventualmente, usá-los para entender as relações evolutivas entre vermes e outros tipos de animais.”
Depois de obter amostras de DNA de duas espécies de lagartas – uma de água doce e outra marinha – e sequenciá-las, a equipe fez uma descoberta surpreendente ao comparar os códigos genéticos das lagartas com os de outras criaturas.
Fotos selecionadas da aeromoça de lagosta agachada (morta) Monida S. , da Noruega, infectado com um verme marinho. A imagem agora foi tomada como uma representação de cenário real de como o verme foi coletado anos atrás, que foi usado para o sequenciamento do genoma. Crédito: Martin Sorensen
Descubra genes ausentes
“O que descobrimos, o que foi muito surpreendente, foi que os genomas de hairworm estavam faltando cerca de 30 por cento do conjunto de genes que se esperaria estar presente em basicamente todos os grupos de animais”, diz Kuna.
Descobertas como essas geralmente levam os cientistas a se perguntarem se cometeram um erro. No entanto, existe uma associação entre genes que estão ausentes em ambos os tipos de vermes. A grande maioria dos genes ausentes eram exatamente os mesmos entre as duas espécies. Foi uma coincidência inacreditável”, diz Cunha.
Cunha e seus colegas descobriram que esses genes, ausentes em outros animais, são responsáveis pela produção de cílios.
“Os cílios são organelas, pequenas estruturas no nível celular, presentes basicamente em todos os animais e, de forma ainda mais ampla, nos protistas e em algumas plantas e fungos. Portanto, estão presentes em uma grande variedade de vida na Terra”, diz Cunha. Eles estão presentes em muitas células do corpo humano: por exemplo, as caudas dos espermatozóides são cílios e as células da retina também possuem cílios.
Veja a imagem da anfitriã da lagosta agachada (morta) Monida S. , da Noruega, infectado com um verme marinho. A carapaça da lagosta foi aberta para mostrar onde o verme foi encontrado. A imagem agora foi tomada como uma representação de cenário real de como o verme foi coletado anos atrás, que foi usado para o sequenciamento do genoma. Crédito: Martin Sorensen
Implicações para a perda de cílios
Em estudos anteriores, os cientistas descobriram que os hairworms pareciam desprovidos de cílios onde normalmente seriam observados. O esperma de hairworm, por exemplo, não tem cauda. No entanto, a falta de evidência visual de cílios em hairworms não foi considerada uma evidência definitiva de que eles não estavam presentes. “Sem genomas, isso exigiria olhar para todas as células em todos os estágios da vida em todas as espécies”, diz Bruno de Medeiros, curador de insetos polinizadores do Field Museum e coautor do artigo.
“Baseado em observações anteriores, os vermes do pelo parecem não ter cílios, mas não sabíamos ao certo”, diz Cunha. “Agora, com o genoma, vimos que eles realmente não possuem os genes que produzem cílios em outros animais – eles não têm um mecanismo para produzir cílios em primeiro lugar”.
Uma lagarta viva de água doce nas mãos de Bruno de Medeiros no Monumento Nacional Muir Woods, na Califórnia. Crédito: Bruno de Medeiros
Compreensão dos padrões evolutivos e direções futuras
Além disso, o fato de que ambas as espécies de vermes de água doce e marinha perderam genes para cílios indica que essa mudança evolutiva provavelmente ocorreu no passado profundo de seus ancestrais comuns. “É possível que a perda tenha acontecido no início do desenvolvimento do grupo e eles estivessem apenas dando continuidade”, diz Kuna.
Esta revelação prepara o terreno para muitas novas investigações. Não está claro como a ausência de cílios afeta os vermes ou se o comportamento parasitário dos vermes está relacionado aos cílios ausentes. “Existem muitos outros organismos parasitas que não estão perdendo esses genes específicos, então não podemos dizer que os genes estão faltando por causa de seu estilo de vida parasitário”, diz Kuna. Mas os organismos parasitas em geral geralmente não possuem muitos genes. Supõe-se que, como os parasitas não usam certas estruturas e, em vez disso, dependem de seus hospedeiros, eles acabam perdendo essas estruturas”.
Implicações para pesquisas futuras
Hairworms não são os únicos parasitas que exibem características de “controle da mente”. Comportamento semelhante é observado no protozoário responsável pela toxoplasmose, que reduz o medo de gatos pelos roedores, e em fungos Ophiocordycepsque ficou famoso pelo videogame e programa de TV The Last of Us, manipula formigas para dispersar esporos de fungos.
Embora esses organismos sejam parentes distantes dos vermes, Cunha acredita que o novo estudo pode ajudar os cientistas a identificar padrões comuns de como esse comportamento funciona. Ao realizar essa análise comparativa entre os organismos no futuro, poderemos procurar semelhanças. Ou, talvez, esses organismos tenham desenvolvido comportamentos semelhantes de maneiras completamente diferentes entre si.
Referência: “Rampant Loss of Global Metazoan Genes Detected by a Chromosome-Wide Genome Assembly of Parasitic Nematomorpha” Por Tauana J.Cunha, Bruno AS de Medeiros, Arianna Lord, Martin V. Sørensen e Gonzalo Giribet, 18 de julho de 2023, disponível aqui . biologia atual.
DOI: 10.1016/j.cub.2023.07.003
