Um novo estudo liderado pela Universidade de Bristol revelou que Helicônio os cérebros das borboletas crescem significativamente em resposta à adoção de novos comportamentos de forrageamento. Mais especificamente, descobriu-se que uma região do cérebro conhecida como “corpo de cogumelo” (devido ao seu formato) era duas a quatro vezes maior do que em espécies de borboletas estreitamente relacionadas.
Estes resultados sugerem que a estrutura e a função do sistema nervoso de um organismo estão intimamente relacionadas com o seu nicho ecológico e comportamento.
“Helicônio são as únicas borboletas conhecidas por coletar e digerir pólen, o que lhes dá uma fonte adulta de proteína, quando a maioria das outras borboletas obtém proteína exclusivamente como lagartas”, disse o autor sênior Stephen Montgomery, biólogo de Bristol.
“Essa mudança na dieta permite Helicônio viver vidas muito mais longas, mas aparentemente só coletam pólen de espécies específicas de plantas que ocorrem em baixas densidades. Aprender a localização destas plantas é, portanto, um comportamento crítico para eles, mas para o fazer devem presumivelmente investir mais nas estruturas neurais e nas células que suportam a memória espacial.”
Como a pesquisa foi conduzida
Usando uma síntese única de dados comparativos sobre a estrutura cerebral em grande escala, a composição celular e a conectividade no cérebro, e estudos comportamentais entre espécies, os especialistas examinaram a relação entre a expansão do corpo do cogumelo, a especialização sensorial e a evolução da alimentação de pólen.
Os pesquisadores construíram modelos 3D dos cérebros de 30 espécies de pólen que se alimentam de pólen. Helicônio e 11 espécies de gêneros estreitamente relacionados, coletadas na América Central e do Sul. Usando esses dados, eles mediram o volume de diferentes áreas do cérebro e mapearam os locais nas árvores filogenéticas das borboletas onde ocorreram grandes mudanças evolutivas na composição do cérebro.
Em seguida, os pesquisadores investigaram mudanças críticas nos circuitos neurais, quantificando o número de neurônios nos corpos dos cogumelos e a densidade de suas conexões, enquanto rastreavam as entradas neurais das regiões do cérebro que processam informações visuais e olfativas antes de enviá-las ao cérebro central.
Finalmente, em colaboração com o Smithsonian Tropical Research Institute no Panamá, os cientistas realizaram uma série de experiências comportamentais em diversas espécies para avaliar se o aumento observado do corpo do cogumelo correspondia a uma melhor aprendizagem visual e memória.
O que os pesquisadores descobriram
As investigações revelaram uma notável variação no tamanho do corpo do cogumelo (até 25 vezes) entre espécies estreitamente relacionadas dentro de um período evolutivo relativamente curto, fornecendo um exemplo convincente de um fenômeno conhecido como “evolução em mosaico”, no qual estruturas cerebrais específicas podem variam independentemente durante a evolução quando colocados sob fortes restrições seletivas para adaptação comportamental.
“Identificamos que as mudanças no tamanho do corpo do cogumelo se devem a um número aumentado de ‘células Kenyon’, os neurônios que formam a maior parte do corpo do cogumelo e cujas interações são consideradas a base do armazenamento da memória, bem como ao aumento de entradas de o sistema visual”, disse Montgomery.
“Esta expansão e especialização visual dos corpos dos cogumelos foram acompanhadas por uma aprendizagem visual melhorada e capacidades de memória. Através desta síntese de tipos de dados, fornecemos um exemplo claro de um novo comportamento de forrageamento que coincide com adaptações no cérebro e mudanças cognitivas associadas.”
“Este estudo fornece uma rara combinação de dados neurobiológicos e comportamentais de espécies intimamente relacionadas, revelando um exemplo claro de mudanças evolutivas marcantes no cérebro ao longo de uma escala de tempo relativamente curta, coincidindo com melhorias nas habilidades de aprendizagem visual e memória. Identificar essas relações entre adaptações cerebrais e mudanças comportamentais é crucial para a nossa compreensão da evolução cognitiva”, acrescentou o co-autor Fletcher Young, especialista em Biologia Evolutiva em Bristol.
Uma melhor compreensão da relação entre a anatomia do cérebro, o processamento sensorial e o comportamento de forrageamento nestas borboletas poderia fornecer novos insights sobre a evolução da aprendizagem e da memória não apenas nos insetos, mas também em outros animais, uma vez que a estrutura e a função dos corpos dos cogumelos mostram semelhanças significativas. a aspectos do cérebro dos vertebrados.
O estudo está publicado na revista Comunicações da Natureza.
Mais sobre a evolução do mosaico
A evolução em mosaico refere-se ao processo evolutivo em que diferentes partes de um organismo evoluem em taxas diferentes. Por outras palavras, vários traços ou características de uma espécie podem não mudar todos simultaneamente ou à mesma velocidade durante o curso da evolução.
Por exemplo, na evolução humana, os nossos antepassados começaram a andar sobre duas pernas (bipedalismo) antes de desenvolverem cérebros grandes. As mudanças anatômicas necessárias para o bipedalismo ocorreram em um ritmo diferente das mudanças que levaram ao aumento do tamanho do cérebro.
Este conceito é importante porque desafia a noção de que a evolução é um processo uniforme e linear. Em vez disso, destaca a natureza complexa e multifacetada da evolução, onde as mudanças ocorrem de uma forma mais fragmentada ou “mosaica”, influenciadas por uma variedade de factores como pressões ambientais, deriva genética e taxas de mutação.
A evolução em mosaico é frequentemente discutida no contexto da evolução dos hominídeos, ou ancestrais humanos, bem como no contexto de outras espécies. É um aspecto importante para compreender o quadro completo de como os organismos evoluíram ao longo do tempo.
Por Andrei Ionescu, Naturlink Funcionário escritor
