Descoberta revela que ouriços-do-mar são praticamente "só cérebro"

Ouriços-do-mar podem parecer apenas uma bola de espinhos pronta para machucar quem pisa nas poças de maré, mas esses animais vão muito além de ovas e dentes.

Sistema nervoso de ouriços-do-mar: um “cérebro pelo corpo inteiro”

Um estudo recente indica que o sistema nervoso dos ouriços-do-mar é bem mais intricado do que se imaginava. Em vez de depender de um cérebro centralizado, esses animais parecem organizar uma espécie de “cérebro distribuído” - e, ao menos no arranjo dos seus genes, exibem semelhanças surpreendentes com o nosso.

A descoberta surgiu a partir de uma investigação sobre a metamorfose do ouriço-do-mar roxo (Paracentrotus lividus). A equipe foi liderada pelo biólogo do desenvolvimento Periklis Paganos, da Stazione Zoologica Anton Dohrn, na Itália, e acompanhou a transição do animal de larvas planctónicas nadadoras e de vida livre para a forma adulta, coberta de espinhos, mais conhecida.

Metamorfose e simetria bilateral vs. simetria radial nos ouriços-do-mar

Essa “puberdade” do ouriço-do-mar é descrita como ainda mais drástica do que a de uma borboleta, porque atravessa limites profundos da evolução animal.

Na fase larval, o animal segue um plano corporal com duas metades aproximadamente espelhadas, isto é, simetria bilateral. Já na passagem para a vida adulta, o ouriço assume um formato mais parecido com o de águas-vivas e estrelas-do-mar: a simetria radial, na qual o corpo se organiza em cerca de cinco “fatias” espelhadas a partir do centro.

Atlas celular e neurónios: quando os nervos “viram” o cérebro

Ao analisar a fase jovem-adulta, os cientistas identificaram um conjunto notável de tipos de células neuronais que, em vez de se concentrarem numa estrutura equivalente a um cérebro, formam um sistema integrado por todo o corpo. Não se trata de nervos que partem de um cérebro: em essência, essas redes neuronais funcionam como o próprio cérebro do animal, espalhado pela anatomia.

Para chegar a isso, os investigadores montaram um atlas celular do ouriço recém-maduro, mapeando quais genes estavam “ligados” em cada tipo de célula. A comparação indicou que, embora muitas células do corpo ativem genes semelhantes antes e depois da metamorfose, os neurónios passam por uma mudança intensa.

“Embora o mesmo conjunto de ferramentas genéticas seja usado para gerar neurónios, os resultados do programa neurogénico diferem substancialmente entre as duas fases de vida analisadas”, relatam os autores.

Mais do que uma rede nervosa descentralizada

A variedade de neurónios observada no ouriço-do-mar jovem-adulto desafia a ideia de que o sistema nervoso central dos equinodermos seja “simples” apenas por não ter um cérebro centralizado.

Segundo o estudo, mais da metade dos agrupamentos celulares mapeados no atlas juvenil era composta por neurónios, com uma grande diversidade de assinaturas moleculares. Entre elas, aparecem mensageiros químicos bem conhecidos: dopamina, serotonina, GABA, glutamato, histamina e diferentes neuropeptídeos.

Com esse conjunto, os autores argumentam que o ouriço-do-mar roxo possui um sistema nervoso mais sofisticado do que uma mera rede nervosa descentralizada (um emaranhado de neurónios e gânglios conectados).

Eles chegam a descrever o quadro como um estado de “todo-cérebro”, e não de “sem-cérebro”: o plano corporal inteiro lembraria, em certo sentido, uma cabeça de vertebrado - repleta de neurónios complexos.

O biólogo evolutivo Jack Ullrich-Lüter, do Museu de História Natural de Berlim, resume a implicação:

“Nossos resultados mostram que animais sem um sistema nervoso central convencional ainda podem desenvolver uma organização semelhante à de um cérebro.”

“Isso muda de forma fundamental como pensamos a evolução de sistemas nervosos complexos.”

O que isso pode significar para a biologia e a evolução

Além de redefinir como se enxerga a neurobiologia dos equinodermos, esse tipo de resultado ajuda a separar duas ideias que muitas vezes são confundidas: ter um cérebro centralizado e ter processamento neural complexo. Um animal pode não ter uma “central” óbvia e, ainda assim, exibir uma arquitetura funcional capaz de integrar informação pelo corpo inteiro.

Também vale notar que a metamorfose oferece um “laboratório natural” para observar como programas genéticos podem ser reutilizados para produzir resultados diferentes. Se as mesmas ferramentas genéticas conseguem gerar neurónios com características distintas entre fases de vida, isso reforça como pequenas mudanças no controlo da expressão génica podem abrir caminhos grandes na evolução da forma e da função.

A pesquisa foi publicada no periódico Avanços da Ciência.