Um novo estudo da Universidade de Viena revela que as anêmonas do mar usam um mecanismo molecular conhecido de animais bilaterianos para formar seu eixo corporal de volta à barriga. Esse mecanismo (“BMP Shuttling”) permite que as células se organizem durante o desenvolvimento, interpretando gradientes de sinalização. As descobertas, publicadas em Avanços científicossugere que esse sistema evoluiu muito mais cedo do que o assumido anteriormente e já estava presente no ancestral comum de cnidários e bilaterianos.
A maioria dos animais exibe simetria bilateral – um plano corporal com cabeça e cauda, costas e barriga e lados esquerdo e direito. Essa organização corporal caracteriza o vasto grupo conhecido como Bilateria, que inclui animais tão diversos quanto vertebrados, insetos, moluscos e vermes. Em contraste, os cnidários, como águas -vivas e anêmonas do mar, são tradicionalmente descritas como radialmente simétricas e, de fato, são as águas da água -viva. No entanto, a situação é diferente é as anêmonas do mar: apesar da radialidade superficial, elas são bilateralmente simétricas – primeiro no nível da expressão gênica no embrião e depois também anatomicamente como adultos. Isso levanta uma questão evolutiva fundamental: a simetria bilateral surgiu no ancestral comum de Bilateria e Cnidaria, ou evoluiu de forma independente em várias linhagens de animais? Pesquisadores da Universidade de Viena abordaram essa questão investigando se um mecanismo de desenvolvimento importante chamado BMP Shuttling já está presente nos cnidários.
Shuttling for Development
Nos animais bilaterianos, o eixo de volta à barriga é padronizado por um sistema de sinalização envolvendo proteínas morfogenéticas ósseas (BMPs) e sua corda inibidora. Os BMPs atuam como mensageiros moleculares, dizendo às células embrionárias onde estão e que tipo de tecido eles deveriam se tornar. Nos embriões bilaterianos, a acordina liga BMPs e bloqueia sua atividade em um processo chamado “inibição local”. Ao mesmo tempo, em alguns modelos embrionários bilaterianos, a acordina também pode transportar BMPs ligados para outras regiões do embrião, onde são liberadas novamente – um mecanismo conhecido como “Shuttling BMP”. Os animais tão evolutivos distantes quanto os ouriços do mar, moscas e sapos usam transferência de BMP, no entanto, até agora não estava claro se todos eles evoluíram transportar de forma independente ou herdá -lo de seu último ancestral comum há cerca de 600 milhões de anos. Tanto a inibição local quanto a transferência de BMP criam um gradiente de atividade de BMP no embrião. As células do embrião inicial detectam esse gradiente e adotam destinos diferentes, dependendo dos níveis de BMP. Por exemplo, nos vertebrados, o sistema nervoso central se forma onde a sinalização de BMP é mais baixa, os rins se desenvolverão nos níveis intermediários de sinalização de BMP, e a pele da barriga se formará na área de sinalização máxima de BMP. Dessa forma, o layout do corpo de costas para a barriga é estabelecido. Para descobrir se a transferência do BMP por acordina representa um mecanismo ancestral para padronizar o eixo de costas para a barriga, os pesquisadores tiveram que olhar para animais bilateralmente simétricos fora da bilatéria – as anêmonas do mar.
Um plano antigo
Para testar se as anêmonas do mar usam a acordina como inibidor local ou como ônibus, os pesquisadores bloquearam a produção de acordinas pela primeira vez nos embriões da anêmona do mar modelo Nematostella vectensis. Em Nematoselladiferentemente da bilateria, a sinalização de BMP requer a presença de acordina; portanto, sem acordina, a sinalização de BMP cessou e a formação do segundo eixo do corpo falhou. A acordina foi então reintroduzida em uma pequena parte do embrião para ver se poderia restaurar a formação do eixo. A sinalização do BMP foi retomada – mas não ficou claro se isso foi porque o acordino simplesmente bloqueou os BMPs localmente, permitindo que um gradiente se forme de fontes de BMP existentes ou porque transportou ativamente BMPs para partes distantes do embrião, moldando o gradiente mais diretamente. Para responder a isso, duas versões de acordina foram testadas-uma membrana e imóvel, a outra difusível. Se a acordina atuasse como um inibidor local, tanto o imóvel quanto a acordina difusível restauraria a sinalização de BMP na lateral do embrião oposto às células produtoras de acordes. No entanto, apenas a acordina difusível pode atuar como um ônibus BMP. Os resultados foram claros: apenas a forma difusível foi capaz de restaurar a sinalização de BMP a uma distância de sua fonte, demonstrando que a acordina atua como um traslado BMP em anêmonas do mar – exatamente como em moscas e sapos.
Uma estratégia compartilhada em mais de 600 milhões de anos de evolução?
A presença de transferência de BMP em cnidarianos e bilaterianos sugere que esse mecanismo molecular antecede sua divergência evolutiva cerca de 600 a 700 milhões de anos atrás. “Not all Bilateria use Chordin-mediated BMP shuttling, for example, frogs do, but fish don’t, however, shuttling seems to pop up over and over again in very distantly related animals making it a good candidate for an ancestral patterning mechanism. The fact that not only bilaterians but also sea anemones use shuttling to shape their body axes, tells us that this mechanism is incredibly ancient,” says David Mörsdorf, Primeiro autor do estudo e pesquisador de pós -doutorado do Departamento de Neurociências e Biologia do Desenvolvimento da Universidade de Viena. “Isso abre possibilidades emocionantes de repensar como os planos corporais evoluíram nos primeiros animais”.
Grigory Genikhovich, autor sênior e líder de grupo do mesmo departamento, acrescenta: “Podemos nunca sermos capazes de excluir a possibilidade de que os bilaterianos e os cnidários bilateralmente simétricos evoluíram seus planos de corpo bilateral, se o último ancestral comum, se o último ancorto e o que há de coragem bilateral era um que é um doscidos bilaterais, se o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é um cenário bilateral, se o último ancorto e o que é o que é o que é o que é um dos cenários bilaterais. Eixo de volta à barriga.
O estudo foi apoiado pelo Fundo de Ciência Austríaco (FWF), concede P32705 e M3291.
