Durante séculos, a estrutura anatômica das estrelas do mar, comumente chamadas de “estrelas do mar”, deixou os cientistas perplexos. Dada a sua simetria única de cinco braços e a falta de qualquer cabeça ou cauda discernível, muitos presumiram que as estrelas do mar poderiam não ter cabeça. No entanto, um estudo recente revela que as estrelas do mar podem, na verdade, ser todas cabeças.
Afinal, não é sem cabeça
Especialistas da Universidade de Stanford e dos laboratórios da UC Berkeley, liderados por Chan Zuckerberg Biohub, descobriram que, embora as assinaturas genéticas relacionadas com o desenvolvimento da cabeça prevalecessem em estrelas-do-mar juvenis, as relacionadas com o tronco e a cauda estavam quase totalmente ausentes.
Mais surpreendentemente, assinaturas moleculares geralmente ligadas à parte frontal da cabeça foram identificadas no centro de cada braço da estrela do mar, com estes sinais tornando-se gradualmente mais posteriores em direção às extremidades dos braços.
A pesquisa indica que as estrelas do mar podem não ser decapitadas, afinal. Em vez disso, ao longo do tempo evolutivo, eles podem ter perdido seus corpos, transformando-se em seres que são essencialmente todos cabeças.
“É como se a estrela do mar estivesse completamente sem tronco e fosse melhor descrita como apenas uma cabeça rastejando ao longo do fundo do mar”, disse o principal autor do estudo, Laurent Formery, um bolsista de pós-doutorado financiado pelo Biohub. “Não é de forma alguma o que os cientistas presumiram sobre estes animais.”
Uma década de pesquisa
O trabalho colaborativo entre Christopher Lowe, da Universidade de Stanford, e Daniel Rokhsar, da UC Berkeley, já dura dez anos. Seus esforços foram apoiados pelos Intercampus Research Awards da CZ Biohub SF.
“O trabalho que propusemos fazer em conjunto era muito ambicioso e o tipo de coisa que geralmente não funciona muito bem com os mecanismos de financiamento tradicionais”, disse Lowe. “A disposição do Biohub em assumir riscos e fornecer apoio para uma posição conjunta entre nossos laboratórios tem sido fundamental para o sucesso deste projeto.”
Cabeça de estrela do mar: anatomia misteriosa
O mistério em torno da anatomia da estrela do mar tem origem no seu afastamento total da simetria bilateral observada na maioria dos animais, que pode ser dividida uniformemente ao longo de um eixo que se estende da cabeça à cauda.
As estrelas do mar, juntamente com os equinodermos, como ouriços-do-mar e pepinos-do-mar, exibem um eixo de simetria quíntuplo, desprovido de cabeça ou cauda claras.
Estudando cabeças de estrelas do mar
Os pesquisadores superaram o desafio de estudar a genética das estrelas do mar usando a tecnologia de sequenciamento HiFi da PacBio. Este método avançado permitiu aos cientistas mapear a atividade genética nas estrelas do mar em desenvolvimento.
“O tipo de sequenciação que levaria meses pode agora ser feito numa questão de horas e é centenas de vezes mais barato do que há apenas cinco anos”, disse David Rank, co-autor sénior do estudo. “Esses avanços significaram que poderíamos começar essencialmente do zero em um organismo que normalmente não é estudado em laboratório e montar o tipo de estudo detalhado que teria sido impossível há 10 anos.”
Usando a transcriptômica espacial, eles identificaram genes ativos em áreas específicas do organismo, pintando um quadro detalhado da distribuição dos genes dentro do corpo da estrela do mar.
O que os pesquisadores aprenderam
As descobertas contrariaram hipóteses populares sobre o plano corporal da estrela do mar. Em vez disso, expressões genéticas vistas no prosencéfalo humano foram descobertas ao longo das linhas médias dos braços da estrela do mar.
Além disso, embora genes representando diferentes sub-regiões da cabeça em animais bilateralmente simétricos estivessem presentes na estrela do mar, apenas um gene normalmente ligado ao tronco em animais foi identificado. Este gene está localizado nas bordas dos braços das estrelas do mar.
“Estes resultados sugerem que os equinodermos, e as estrelas do mar em particular, têm o exemplo mais dramático de dissociação das regiões da cabeça e do tronco que conhecemos hoje”, disse Formery, acrescentando que alguns ancestrais das estrelas do mar de aparência bizarra preservados em o registro fóssil parece ter tido um tronco. “Isso apenas abre uma série de novas questões que agora podemos começar a explorar.”
Implicações sobre cabeças de estrelas do mar
O estudo abre caminho para futuras explorações, incluindo se os ouriços-do-mar e os pepinos-do-mar apresentam padrões genéticos semelhantes. Formery está particularmente interessado no que as estrelas do mar podem revelar sobre a evolução do sistema nervoso.
Os investigadores afirmaram que aprender mais sobre a estrela do mar e os seus parentes não só ajudará a resolver os principais mistérios da evolução animal, mas também poderá inspirar inovações na medicina.
Dadas as funções corporais únicas da estrela do mar, incluindo a digestão das presas através da extrusão dos seus estômagos, acredita-se que elas possam ter desenvolvido estratégias inovadoras para se manterem saudáveis. Tais estratégias poderiam expandir as nossas abordagens no combate às doenças humanas, observaram os autores do estudo.
“É certamente mais difícil trabalhar em organismos que são estudados com menos frequência”, disse Rokhsar. “Mas se aproveitarmos a oportunidade para explorar animais incomuns que operam de maneiras incomuns, isso significa que estamos ampliando nossa perspectiva da biologia, o que acabará por nos ajudar a resolver problemas ecológicos e biomédicos.”
Mais sobre estrelas do mar
As estrelas do mar, muitas vezes chamadas de estrelas do mar, estão entre os invertebrados marinhos mais reconhecíveis e intrigantes. Com a sua forma única e diversidade de espécies, as estrelas do mar cativam a nossa imaginação e continuam a ser um componente vital dos ecossistemas oceânicos.
Anatomia e fisiologia das estrelas do mar
As estrelas do mar possuem uma estrutura corporal distinta e radialmente simétrica. Embora a maioria das pessoas os associe a ter cinco braços, algumas espécies podem ter até 40 braços. Além disso, como discutido anteriormente, ainda há muito debate sobre se as estrelas do mar têm ou não cabeça.
Sistema vascular de água
No centro da anatomia de uma estrela do mar está o sistema vascular da água. Este sistema hidráulico bombeia água do mar através do corpo da estrela do mar, permitindo-lhe mover-se. Pequenos pés tubulares, que são extensões desse sistema, projetam-se da parte inferior da estrela do mar. Eles desempenham papéis essenciais no movimento, alimentação e respiração.
Habilidades de regeneração
Uma das características mais notáveis das estrelas do mar é a sua capacidade regenerativa. Se uma estrela do mar perde um braço devido a predação ou ferimento, muitas vezes ela pode regenerar um novo. Algumas espécies podem até regenerar um corpo inteiro a partir de apenas uma parte de um membro perdido, desde que o disco central permaneça intacto.
Hábitos alimentares e dieta
As estrelas do mar são principalmente carnívoras e desenvolveram maneiras interessantes de consumir suas presas. Na verdade, algumas estrelas do mar comem corais, causando mais problemas aos recifes de coral, além da ameaça das mudanças climáticas.
Extrusão de estômago
Muitas estrelas do mar usam um método extraordinário para se alimentar. Eles podem expelir o estômago para fora do corpo para envolver e digerir as presas, geralmente bivalves como mariscos e mexilhões. Depois de digerir as partes moles da presa, eles retraem o estômago de volta para o corpo. Um sinal químico avisa quando estão cheios.
Dietas diversas
Dependendo da espécie, as estrelas do mar podem consumir uma variedade de alimentos, desde algas até pequenos peixes. Algumas espécies, como a estrela do mar coroa de espinhos, atacam pólipos de coral. Isto pode levar a preocupações ecológicas significativas se as suas populações se tornarem demasiado grandes.
Reprodução e ciclo de vida
As estrelas do mar têm uma gama diversificada de estratégias reprodutivas, sendo observada reprodução sexuada e assexuada. Eles também foram observados cruzando raças.
Desova
Muitas estrelas do mar se reproduzem por desova. Machos e fêmeas liberam espermatozoides e óvulos na água, onde ocorre a fertilização. Isto resulta em larvas que nadam livremente, que eventualmente se instalam no fundo do oceano e se metamorfoseiam em estrelas marinhas juvenis.
Reprodução assexuada
Em certas condições, as estrelas do mar podem reproduzir-se assexuadamente. Isso geralmente envolve a estrela do mar dividindo seu corpo e regenerando as partes que faltam.
Importância ecológica
As estrelas do mar desempenham um papel crucial nos ecossistemas marinhos. Freqüentemente, atuam como espécies-chave, o que significa que sua presença ou ausência pode ter um impacto desproporcionalmente grande no meio ambiente. Ao controlar as populações de outras criaturas marinhas, ajudam a manter o equilíbrio e a biodiversidade.
Em resumo, as estrelas do mar, com a sua biologia cativante e papéis ecológicos significativos, são muito mais do que apenas rostos bonitos no oceano. A sua capacidade de regeneração, mecanismos de alimentação únicos e importância nos ecossistemas marinhos destacam a sua intrincada relação com o ambiente.
À medida que continuamos a estudar e a compreender estas criaturas, obtemos conhecimentos mais profundos sobre as maravilhas da vida marinha e o delicado equilíbrio dos nossos oceanos.
O estudo está publicado na revista Natureza.
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