Algumas de suas adaptações podem conter pistas para o tratamento de doenças humanas como obesidade e diabetes
Esta história foi publicada originalmente em Revista Conhecível.
Os tetras mexicanos são uma espécie de peixe muito peculiar. Eles ocorrem em muitos rios e lagos em todo o México e no sul do Texas, onde parecem perfeitamente comuns. Mas, ao contrário da maioria dos outros peixes, os tetras também vivem em cavernas. E ali, na ausência de luz, eles parecem dramaticamente diferentes: são muito pálidos e, surpreendentemente, não têm olhos.
Repetidas vezes, sempre que uma população era arrastada para uma caverna e sobrevivia o tempo suficiente para que a seleção natural conseguisse o que queria, os olhos desapareciam. “Mas não é que tudo tenha sido perdido em peixes-caverna”, diz a geneticista Jaya Krishnan, da Oklahoma Medical Research Foundation. “Muitas melhorias também aconteceram.”
Embora o desaparecimento dos seus olhos continue a fascinar os biólogos, nos últimos anos a atenção deslocou-se para outros aspectos intrigantes da biologia dos peixes cavernosos. Tornou-se cada vez mais claro que eles não apenas perderam a visão, mas também ganharam muitas adaptações que os ajudam a prosperar no ambiente da caverna, incluindo algumas que podem conter pistas sobre tratamentos para obesidade e diabetes em pessoas.
Afastando olhos caros
Há muito se discute por que os olhos foram perdidos. Alguns biólogos costumavam argumentar que eles simplesmente murcharam ao longo das gerações porque os animais que vivem em cavernas e com olhos defeituosos não sofreram nenhuma desvantagem. Mas outra explicação é agora considerada mais provável, diz o fisiologista evolucionista Nicolas Rohner, da Universidade de Münster, na Alemanha: “Os olhos são muito caros em termos de recursos e energia. A maioria das pessoas concorda agora que deve haver alguma vantagem em perdê-los, se não precisarmos deles.”
Os cientistas observaram que mutações em diferentes genes envolvidos na formação dos olhos levaram à perda ocular. Por outras palavras, diz Krishnan, “diferentes populações de peixes das cavernas perderam os olhos de maneiras diferentes”.
Enquanto isso, os outros sentidos dos peixes tendem a ter sido aprimorados. Estudos descobriram que os peixes que vivem em cavernas podem detectar níveis mais baixos de aminoácidos do que os peixes da superfície. Eles também têm mais papilas gustativas e uma maior densidade de células sensíveis ao longo de seus corpos, o que lhes permite sentir a pressão e o fluxo da água.
As regiões do cérebro que processam outros sentidos também são expandidas, diz a bióloga do desenvolvimento Misty Riddle, da Universidade de Nevada, Reno, que foi coautora de um artigo de 2023 sobre a pesquisa mexicana do tetra no Revisão Anual de Biologia Celular e do Desenvolvimento. “Acho que o que aconteceu é que você tem que, de certa forma, acabar com o programa oftalmológico para expandir as outras áreas.”
Matar os processos que sustentam a formação do olho é literalmente o que acontece. Assim como os membros da espécie que não vivem em cavernas, todos os embriões de peixes-cavernas começam a formar olhos. Mas depois de algumas horas, as células do olho em desenvolvimento começam a morrer, até que toda a estrutura desapareça. Riddle acha que esta aparente ineficiência pode ser inevitável. “O desenvolvimento inicial do cérebro e do olho estão completamente interligados – acontecem juntos”, diz ela. Isso significa que a maneira menos perturbadora de evoluir a falta de olhos pode ser começar a fazer um olho e depois se livrar dele.
No que Krishnan e Rohner chamaram de “uma das experiências mais impressionantes realizadas no campo da evolução dos vertebrados”, um estudo publicado em 2000 mostrou que o destino do olho do peixe-caverna é fortemente influenciado pelas suas lentes. Os cientistas demonstraram isso transplantando a lente de um embrião de peixe de superfície para um embrião de peixe-caverna e vice-versa. Quando fizeram isso, o olho do peixe-caverna desenvolveu uma retina, bastonetes e outras partes importantes, enquanto o olho dos peixes da superfície permaneceu pequeno e subdesenvolvido..
Pesquisadores procuram peixes-cavernas na caverna do Rio Subterráneo, no México. | Foto cortesia de Ana Santacruz
Morrendo de fome e farra
É fácil ver por que os peixes das cavernas estariam em desvantagem se mantivessem tecidos caros que não estão usando. Como relativamente poucos vivem ou crescem em suas cavernas, os peixes provavelmente sobrevivem com uma dieta escassa, composta principalmente de fezes de morcego e resíduos orgânicos que chegam durante a estação chuvosa. Os investigadores que mantêm peixes das cavernas em laboratórios descobriram que, geneticamente, as criaturas estão perfeitamente adaptadas para absorver e armazenar nutrientes. “Eles estão constantemente com fome, comendo o máximo que podem”, diz Krishnan.
Curiosamente, os peixes têm pelo menos duas mutações associadas ao diabetes e à obesidade em humanos. No peixe-caverna, porém, elas podem ser a base de algumas características que são muito úteis para um peixe que ocasionalmente tem muita comida, mas muitas vezes não tem nenhuma. Quando os cientistas comparam os peixes das cavernas e os peixes de superfície mantidos em laboratório nas mesmas condições, os peixes das cavernas alimentados com quantidades regulares de ração padrão para peixes “engordam. Eles ficam com níveis elevados de açúcar no sangue”, diz Rohner. “Mas, surpreendentemente, eles não desenvolvem sinais óbvios de doença.”
As gorduras podem ser tóxicas para os tecidos, explica Rohner, por isso são armazenadas nas células adiposas. “Mas quando essas células ficam muito grandes, elas podem estourar, e é por isso que frequentemente vemos inflamação crônica em humanos e outros animais que armazenaram muita gordura em seus tecidos”. No entanto, um estudo de 2020 realizado por Rohner, Krishnan e seus colegas revelou que mesmo os peixes das cavernas muito bem alimentados apresentavam menos sinais de inflamação nos seus tecidos adiposos do que os peixes de superfície.
Mesmo nas escassas condições das cavernas, os peixes selvagens às vezes podem engordar muito, diz Riddle. Presumivelmente, isso ocorre porque, sempre que a comida vai parar na caverna, os peixes comem o máximo possível, já que pode não haver mais nada por muito tempo. Curiosamente, diz Riddle, a gordura deles geralmente é amarela brilhante, por causa dos altos níveis de carotenóides, a substância das cenouras que sua avó costumava dizer que era boa para seus… olhos.
“A primeira coisa que nos veio à mente, claro, foi que eles estavam acumulando isso porque não têm olhos”, diz Riddle. Nesta espécie, tais ideias podem ser testadas: os cientistas podem cruzar peixes de superfície (com olhos) e peixes-cavernas (sem olhos) e ver como são os seus descendentes. Quando isso é feito, diz Riddle, os pesquisadores não veem nenhuma ligação entre a presença ou o tamanho dos olhos e o acúmulo de carotenóides. Alguns peixes-cavernas sem olhos tinham gordura praticamente branca, indicando níveis mais baixos de carotenóides.
Em vez disso, Riddle pensa que estes carotenóides podem ser outra adaptação para suprimir a inflamação, o que pode ser importante na natureza, uma vez que os peixes das cavernas provavelmente comem em excesso sempre que a comida chega.
Estudos de Krishnan, Rohner e colegas publicados em 2020 e 2022 encontraram outras adaptações que parecem ajudar a conter a inflamação. As células do peixe caverna produzem níveis mais baixos de certas moléculas chamadas citocinas, que promovem a inflamação, bem como níveis mais baixos de espécies reativas de oxigênio – subprodutos do metabolismo do corpo que danificam os tecidos e que geralmente estão elevados em pessoas com obesidade ou diabetes.
Krishnan está investigando isso mais a fundo, na esperança de entender como os peixes-caverna bem alimentados permanecem saudáveis. Rohner, por sua vez, está cada vez mais interessado em saber como os peixes das cavernas sobrevivem não apenas comendo demais, mas também por longos períodos de fome.
Sem desperdício
A um nível mais fundamental, os investigadores ainda esperam descobrir porque é que o tetra mexicano evoluiu para formas de caverna, enquanto vários outros peixes de rio mexicano que também acabam regularmente em cavernas não o fizeram. (Globalmente, existem mais de 200 espécies de peixes adaptadas às cavernas, mas as espécies que ainda têm populações na superfície são bastante raras.) “Presumivelmente, há algo na composição genética dos tetras que facilita a sua adaptação”, diz Riddle.
Embora os peixes das cavernas sejam agora animais de laboratório bem estabelecidos, utilizados em investigação e sejam fáceis de adquirir para esse fim, preservá-los na natureza será importante para salvaguardar as lições que ainda nos guardam. “Existem centenas de milhões de peixes de superfície”, diz Rohner, mas as populações de cavernas são menores e mais vulneráveis a pressões como a poluição e as pessoas que retiram água das cavernas durante as secas.
Um dos alunos de Riddle, David Perez Guerra, está agora envolvido num comité para apoiar a conservação do peixe caverna. E os próprios pesquisadores também estão cada vez mais cuidadosos. “Os tecidos dos peixes coletados durante a última visita de campo do nosso laboratório beneficiaram nove laboratórios diferentes”, diz Riddle. “Não desperdiçamos nada.”
