Os vermes marinhos usam uma proteína única para diferenciar entre a luz solar e a luz da lua, de acordo com um novo estudo liderado pela Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU).
Esta descoberta centra-se numa proteína criptocromo atípica (Cry) que desempenha um papel crucial na sincronização do calendário lunar interno dos organismos marinhos com as fases da lua, particularmente vitais para os seus ciclos reprodutivos.
Foco do estudo
Criptocromos são proteínas sensíveis à luz encontradas em vários organismos, cruciais para diversos processos biológicos. O verme marinho Platynereis dumerilii utiliza uma proteína Cry especializada, conhecida como L-Cry, para discernir a luz solar da lua e várias fases da lua.
Esta capacidade é essencial para alinhar as suas atividades reprodutivas com a lua cheia, operando num calendário mensal interno ou relógio circalunar.
Os pesquisadores empregaram a plataforma de microscopia crioeletrônica da Universidade de Colônia para visualizar a estrutura tridimensional da proteína L-Cry sob diferentes condições de iluminação.
O que os pesquisadores aprenderam
Estas análises estruturais, combinadas com investigações bioquímicas principalmente na Universidade de Mainz, revelaram que o L-Cry forma um dímero (duas subunidades ligadas entre si) no escuro, mas sob luz solar intensa, desmonta-se em monómeros (subunidades únicas).
Esse comportamento é notável por dois motivos. Primeiro, o arranjo espacial das duas subunidades de L-Cry no escuro é único, diferindo dos arranjos observados em outras proteínas Cry.
Em segundo lugar, a direção das alterações induzidas pela luz no L-Cry é oposta àquela observada em outras proteínas Cry, que normalmente fazem a transição de monômero para dímero na luz.
A professora Eva Wolf, do Instituto de Fisiologia Molecular da JGU, que liderou o estudo, explicou a importância dessas descobertas.
Insights críticos
“Nossas descobertas podem explicar como o L-Cry consegue distinguir entre a luz solar e a luz da lua: a luz solar intensa sempre ativa ambas as subunidades do dímero simultaneamente, o que inicia sua decomposição em subunidades individuais. O luar significativamente mais fraco, no entanto, estatisticamente ativa apenas uma das duas subunidades”, explicou o professor Wolf.
Esses insights expandiram nossa compreensão da função do L-Cry como fotorreceptor, distinguindo-o entre as diversas proteínas Cry conhecidas por várias funções, incluindo a detecção do campo magnético da Terra em pássaros.
Pesquisa desafiadora
Hong Ha Vu, doutoranda e colaboradora significativa do estudo, destacou os desafios da pesquisa.
“Trabalhar com proteínas sensíveis à luz é sempre um desafio”, disse Hong Ha Vu. “Ao preparar as proteínas L-Cry para análise, precisamos realizar todos os processos experimentais no escuro ou sob condições de luz vermelha especificamente definidas para evitar a pré-ativação não intencional destas proteínas muito sensíveis à luz.”
“Para a caracterização funcional do L-Cry, também é necessário usar condições de iluminação semelhantes à luz solar natural subaquática e à iluminação da lua do tipo que os vermes de cerdas encontram em seu habitat natural.”
“Só então poderemos comparar as propriedades específicas do L-Cry em seu papel como receptor da luz solar e do luar com as de outros criptocromos.”
Implicações do estudo
“Nossas investigações forneceram novos insights importantes sobre como funciona esse receptor incomum de luz solar e lunar”, disse o professor Wolf.
“Além disso, os nossos conhecimentos estruturais e mecanísticos moleculares sobre a função do L-Cry abriram caminhos futuros de investigação que deverão ajudar-nos a compreender melhor os processos moleculares ainda largamente desconhecidos envolvidos na sincronização do relógio circalunar com as fases da lua.”
Vermes de cerdas marinhas
Os vermes de cerdas marinhas, pertencentes à classe Polychaeta, são um grupo diversificado de vermes anelídeos geralmente marinhos. Eles são conhecidos por seus parapódios distintos (saliências carnudas em cada segmento do corpo) que possuem muitas cerdas feitas de quitina.
Habitat
Esses vermes são encontrados em vários ambientes, desde as temperaturas mais frias do oceano, na planície abissal, até o calor extremo próximo às fontes hidrotermais. Habitam todas as profundezas dos oceanos, com mais de 10 mil espécies descritas.
Formas corporais
Os poliquetas exibem uma ampla variedade de formas corporais e estilos de vida. Eles podem ser coloridos, iridescentes ou até luminescentes. Normalmente com menos de 10 cm de comprimento, podem variar de 1 mm a 3 m.
Seus corpos são segmentados e cada segmento possui parapódios, que são usados para movimento e muitas vezes atuam como superfícies respiratórias primárias. Suas dietas variam, incluindo predadores, herbívoros, filtradores, necrófagos e parasitas.
A boca dos poliquetas varia dependendo de sua dieta e pode incluir um par de mandíbulas e uma faringe que pode ser revertida rapidamente para alimentação.
A parede externa do corpo de um poliqueta consiste em um epitélio colunar simples coberto por uma cutícula fina. Abaixo disso encontra-se uma camada de tecido conjuntivo, uma camada de músculo circular, uma camada de músculo longitudinal e um peritônio circundando a cavidade corporal.
Caracteristicas principais
A maioria dos poliquetas possui um sistema circulatório simples, mas bem desenvolvido, com vasos sanguíneos contráteis, e algumas espécies possuem corações rudimentares.
Os poliquetas exibem uma variedade de estratégias reprodutivas interessantes. Muitas espécies apresentam bioluminescência e algumas têm olhos complexos, capazes de uma visão sofisticada.
Seu sistema nervoso é relativamente avançado em comparação com outros anelídeos, com um cérebro grande e vários órgãos sensoriais, incluindo olhos e estatocistos.
O estudo está publicado na revista Comunicações da Natureza.
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