A evolução dos vertebrados deu uma guinada crucial há cerca de 320 milhões de anos, quando os primeiros tetrápodes fizeram a transição da água para a terra, dando origem a três clados principais: os répteis, as aves (uma ramificação evolutiva dos répteis) e os mamíferos. Devido à sua ancestralidade comum, os cérebros de todos os tetrápodes compartilham uma arquitetura basal semelhante, estabelecida no início da evolução. No entanto, como as variações nesta arquitetura comum contribuíram para atributos específicos do clado permaneceu um mistério por muito tempo.
Agora, uma equipe de pesquisadores do Instituto Max Plank para Pesquisa do Cérebro, em Frankfurt, Alemanha, tentou esclarecer essas questões gerando um atlas molecular do cérebro do dragão barbudo australiano (Pogona vitticeps) e comparando-o com o dos ratos.
A crença generalizada era que os cérebros dos mamíferos consistem em antigos cérebros reptilianos suplementados com novas características dos mamíferos. No entanto, o estudo revelou que tanto os cérebros dos mamíferos como dos reptilianos desenvolveram os seus próprios tipos e circuitos de neurónios específicos do clado, a partir de um conjunto ancestral comum.
“Os neurônios são os mais diversos tipos de células do corpo. A sua diversificação evolutiva reflete alterações nos processos de desenvolvimento que os produzem e pode conduzir a mudanças nos circuitos neurais aos quais pertencem”, explicou o autor sénior do estudo, Gilles Laurent, diretor do Instituto Max Planck.
“Por exemplo, áreas cerebrais distintas não funcionam isoladamente, sugerindo que a evolução de regiões interligadas, como o tálamo e o córtex cerebral, pode de alguma forma estar correlacionada. Além disso, uma área cerebral em répteis e mamíferos que derivou de uma estrutura ancestral comum pode ter evoluído de tal forma que permanece ancestral num clado hoje, enquanto é “moderna” no outro. Por outro lado, pode ser que ambos os clados contenham agora uma mistura de tipos de neurônios comuns (antigos) e específicos (novos). Esses são os tipos de questões que nossos experimentos tentaram abordar.”
Usando uma abordagem transcriptômica celular que emprega sequenciamento de RNA unicelular para detectar grandes frações de moléculas de RNA – ou “transcriptomas” – presentes em células individuais, os cientistas mapearam e compararam os cérebros de P. vitticeps com o dos ratos.
“Traçamos o perfil de mais de 280.000 células do cérebro de Pogona e identificamos 233 tipos distintos de neurônios”, disse o primeiro autor do estudo, David Hain, um estudante de pós-graduação no laboratório do professor Laurent. “A integração computacional de nossos dados com dados de camundongos revelou que esses neurônios podem ser agrupados transcriptomicamente em famílias comuns, que provavelmente representam tipos de neurônios ancestrais.”
Análises posteriores revelaram que os neurônios do tálamo podem ser agrupados em dois domínios transcriptômicos e anatômicos, definidos por sua conectividade com outras regiões do cérebro. Estas regiões interligadas têm destinos diferentes em mamíferos e répteis, sendo um deles altamente divergente. A comparação dos transcriptomas talâmicos dos dois domínios revelou que a divergência transcriptômica correspondia à das regiões alvo.
“Isto sugere que a identidade transcriptómica neuronal reflete de alguma forma, pelo menos em parte, a conectividade de longo alcance de uma região aos seus alvos. Uma vez que não temos os cérebros dos vertebrados antigos, a reconstrução da evolução do cérebro ao longo dos últimos 500 milhões de anos exigirá a ligação de dados moleculares, de desenvolvimento, anatómicos e funcionais muito complexos de uma forma que seja autoconsistente. Vivemos tempos muito emocionantes, porque isso está se tornando possível”, concluiu o professor Laurent.
O estudo está publicado na revista Ciência.
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Por Andrei Ionescu, Naturlink Funcionário escritor
