Polvo e cérebros humanos compartilham os mesmos “genes saltadores”

Polvo

De acordo com um novo estudo, a complexidade neural e cognitiva do polvo pode se originar de uma analogia molecular com o cérebro humano.

Novas pesquisas identificaram uma importante analogia molecular que poderia explicar a notável inteligência desses fascinantes invertebrados.

Um organismo excepcional com um cérebro extremamente complexo e habilidades cognitivas torna o polvo muito único entre os invertebrados. Tanto que se assemelha mais aos vertebrados do que aos invertebrados em vários aspectos. A complexidade neural e cognitiva desses animais pode se originar de uma analogia molecular com o cérebro humano, como descoberto por um trabalho de pesquisa que foi publicado recentemente em BMC Biologia e coordenado por Remo Sanges da Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) de Trieste e por Graziano Fiorito da Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles.

Esta pesquisa mostra que os mesmos ‘genes saltadores’ estão ativos tanto no cérebro humano quanto no cérebro de duas espécies, Polvo vulgaro polvo comum, e Octopus bimaculoides, o polvo californiano. Uma descoberta que pode nos ajudar a entender o segredo da inteligência desses organismos notáveis.

O sequenciamento do genoma humano revelou já em 2001 que mais de 45% dele é composto por sequências chamadas transposons, os chamados ‘genes saltadores’ que, por meio de mecanismos moleculares de copiar e colar ou recortar e colar, podem ‘se mover’ de um ponto a outro do genoma de um indivíduo, embaralhando ou duplicando.

Na maioria dos casos, esses elementos móveis permanecem silenciosos: não têm efeitos visíveis e perderam a capacidade de se mover. Alguns estão inativos porque têm, ao longo de gerações, mutações acumuladas; outros estão intactos, mas bloqueados por mecanismos de defesa celular. Do ponto de vista evolutivo, mesmo esses fragmentos e cópias quebradas de transposons ainda podem ser úteis, como ‘matéria-prima’ que a evolução pode esculpir.

Desenho de polvo

Desenho de um polvo. Crédito: Glória Ros

Dentre esses elementos móveis, os mais relevantes são aqueles pertencentes à chamada família LINE (Long Interspersed Nuclear Elements), encontrados em cem cópias no genoma humano e ainda potencialmente ativos. Tradicionalmente, porém, a atividade das LINEs era apenas um vestígio do passado, um resquício dos processos evolutivos que envolveram esses elementos móveis, mas nos últimos anos surgiram novas evidências mostrando que sua atividade é finamente regulada no cérebro. Há muitos cientistas que acreditam que os transposons LINE estão associados a habilidades cognitivas como aprendizado e memória: eles são particularmente ativos no hipocampo, a estrutura mais importante do nosso cérebro para o controle neural dos processos de aprendizagem.

O genoma do polvo, como o nosso, é rico em ‘genes saltadores’, a maioria dos quais inativos. Concentrando-se nos transposons ainda capazes de copiar e colar, os pesquisadores identificaram um elemento da família LINE em partes do cérebro cruciais para as habilidades cognitivas desses animais. A descoberta, resultado da colaboração entre Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, Stazione Zoologica Anton Dohrn e Istituto Italiano di Tecnologia, foi possível graças a técnicas de sequenciamento de última geração, que foram usadas para analisar a composição molecular dos genes ativos em o sistema nervoso do polvo.

“A descoberta de um elemento da família LINE, ativo no cérebro das duas espécies de polvos, é muito significativa porque reforça a ideia de que esses elementos têm uma função específica que vai além de copiar e colar”, explica Remo Sanges, diretor do laboratório de Genômica Computacional do SISSA, que começou a trabalhar neste projeto quando era pesquisador da Stazione Zoologica Anton Dohrn de Nápoles. O estudo, publicado na BMC Biology, foi realizado por uma equipe internacional com mais de vinte pesquisadores de todo o mundo.

“Eu literalmente pulei na cadeira quando, ao microscópio, vi um sinal muito forte de atividade desse elemento no lobo vertical, a estrutura do cérebro que no polvo é a sede do aprendizado e das habilidades cognitivas, assim como o hipocampo em humanos”, conta Giovanna Ponte, da Stazione Zoologica Anton Dohrn.

De acordo com Giuseppe Petrosino da Stazione Zoologica Anton Dohrn e Stefano Gustincich do Istituto Italiano di Tecnologia “Esta semelhança entre o homem e o polvo que mostra a atividade de um elemento LINE na sede das habilidades cognitivas poderia ser explicada como um exemplo fascinante de evolução convergente, um fenômeno pelo qual, em duas espécies geneticamente distantes, o mesmo processo molecular se desenvolve independentemente, em resposta a necessidades semelhantes”.

“O cérebro do polvo é funcionalmente análogo em muitas de suas características ao dos mamíferos”, diz Graziano Fiorito, diretor do Departamento de Biologia e Evolução de Organismos Marinhos da Stazione Zoologica Anton Dohrn. “Por esta razão, também, o elemento LINE identificado representa um candidato muito interessante para estudar para melhorar nosso conhecimento sobre a evolução da inteligência.”

Referência: “Identification of LINE retrotransposons and long non-coding RNAs express in the polvo brain” por Giuseppe Petrosino, Giovanna Ponte, Massimiliano Volpe, Ilaria Zarrella, Federico Ansaloni, Concetta Langella, Giulia Di Cristina, Sara Finaurini, Monia T. Russo, Swaraj Basu, Francesco Musacchia, Filomena Ristoratore, Dinko Pavlinic, Vladimir Benes, Maria I. Ferrante, Caroline Albertin, Oleg Simakov, Stefano Gustincich, Graziano Fiorito e Remo Sanges, 18 de maio de 2022, BMC Biologia.
DOI: 10.1186/s12915-022-01303-5


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

*The article has been translated based on the content of SciTechDaily by scitechdaily.com. If there is any problem regarding the content, copyright, please leave a report below the article. We will try to process as quickly as possible to protect the rights of the author. Thank you very much!

*We just want readers to access information more quickly and easily with other multilingual content, instead of information only available in a certain language.

*We always respect the copyright of the content of the author and always include the original link of the source article.If the author disagrees, just leave the report below the article, the article will be edited or deleted at the request of the author. Thanks very much! Best regards!