p Dando uma olhada nos sistemas neurais do camarão mantis, principais predadores artrópodes do recife de coral, pesquisadores liderados por Nick Strausfeld da Universidade do Arizona e Gabriella Wolff, agora na Universidade de Washington, descobriram estruturas cerebrais que - de acordo com a sabedoria dos livros - não deveriam estar lá. p Conhecidos como corpos em cogumelo, essas estruturas, que desempenham um papel fundamental na formação de memórias e aprendizagem, tinha sido encontrado apenas em insetos - até agora. As descobertas parecem questionar o cenário mais comum, retratando como as estruturas cerebrais evoluíram nos artrópodes.

p Uma vez que é universalmente aceito que os insetos evoluíram dos crustáceos, e os corpos dos cogumelos são exclusivos dos insetos (ou assim parecia), a maioria dos biólogos concorda que essas estruturas cerebrais únicas evoluíram depois que a linhagem do inseto se separou da linhagem dos crustáceos.

p As implicações do estudo, que é publicado na revista de acesso aberto eLife , apontar para um dos dois cenários possíveis, ambos com a mesma probabilidade de despertar um burburinho na comunidade científica. De acordo com Strausfeld, um Professor dos Regentes no Departamento de Neurociências da UA e o autor sênior do artigo, uma interpretação sugere que os corpos dos cogumelos são muito mais antigos do que os cientistas perceberam e foram perdidos em quase todos os crustáceos, exceto no camarão mantis, um grupo conhecido como estomatópodes que são o grupo irmão dos crustáceos, como o camarão, lagosta e caranguejos. No outro cenário, os corpos dos cogumelos evoluíram independentemente nos estomatópodes e são análogos às suas contrapartes nos insetos, através de um processo conhecido como evolução convergente.

p Compreendendo mais de 4 milhões de espécies, os artrópodes são o maior e mais diverso grupo de animais, incluindo crustáceos, insetos e aranhas. Todos os artrópodes são considerados descendentes de um ancestral comum, provavelmente uma criatura que habitou o fundo do oceano há mais de 550 milhões de anos. A ramificação exata da árvore genealógica dos artrópodes naquela época permanece obscura, uma imagem esboçada velada pelas camadas de tempo profundo e lacunas no registro fóssil.

p Ao visualizar células e conexões neurais no cérebro do camarão mantis, os autores do estudo mostram que entre os crustáceos, apenas o camarão mantis possui verdadeiros corpos de cogumelo. Curiosamente, no entanto, eles também encontraram alguns atributos dessas estruturas icônicas em parentes próximos do camarão mantis:camarão limpador, camarão-pistola e caranguejos eremitas que vivem na terra.

p Isso pode não ser uma coincidência, os autores sugerem, argumentando que entre os crustáceos, O camarão mantis e seus parentes são o único grupo conhecido que depende da memória de localizações exatas. Portanto, pode não ser uma coincidência que precisamente esses táxons tenham retido corpos de cogumelos porque "um propulsor proposto para a evolução de grandes corpos de cogumelos é a necessidade de recordar as localizações exatas e as propriedades dos lugares de onde obter alimentos, "como os autores escrevem.

p "Em insetos, corpos em forma de cogumelo são necessários para o aprendizado e a memória, "Strausfeld diz." Nós mostramos anteriormente que nas baratas elas são necessárias para memorizar o lugar. Isso pode ser verdade para a maioria dos insetos. Encontrar essa estrutura em um crustáceo é realmente emocionante, porque sugere que pode ter surgido em tempos profundos:um centro antigo, retido por mais de meio bilhão de anos, para executar esta função. "

p Usando uma técnica conhecida como imunohistoquímica, Wolff e Strausfeld primeiro prepararam seções muito finas de tecido cerebral de camarão mantis e aplicaram anticorpos que detectam especificamente certas proteínas conhecidas por desempenharem papéis importantes no aprendizado e na memória. Como esses anticorpos são acoplados a marcadores fluorescentes, os pesquisadores podem rastrear a localização exata dessas proteínas à medida que delineiam a arquitetura anatômica do sistema nervoso.

p "Quando estudamos as seções coradas para proteínas de aprendizagem e memória sob o microscópio, os lóbulos do corpo de cogumelo característicos que tipificam corpos de cogumelo de insetos acendem muito intensamente, "Strausfeld diz.

p A equipe está confiante de que as estruturas que identificou são de fato corpos em forma de cogumelo. Considerando que, no passado, apenas três caracteres neuroanatômicos eram rotineiramente usados ​​para identificar essas estruturas características nos cérebros dos insetos, a equipe expandiu este conjunto de personagens para 14 e, de acordo com Strausfeld, "para nossa alegria, como fazem os insetos, o camarão mantis revela cada um deles. "

p Os autores do estudo reconhecem que, embora intrigante, suas descobertas não fornecem nenhuma conclusão definitiva sobre como e quando os corpos dos cogumelos evoluíram. A hipótese de que centros idênticos de complexidade tão impressionante evoluíram convergentemente em estomatópodes e insetos é tão fascinante quanto a alternativa - a de corpos de cogumelos evoluindo no início da evolução de todos os artrópodes. Strausfeld e seus coautores não estão apostando em um como mais provável do que no outro.

p "Não podemos descartar a convergência, "diz Wolff, "porque é possível que estruturas complexas evoluam várias vezes, embora não seja o cenário mais provável. "

p Como predadores de topo que usam sua visão formidável para perseguir e caçar presas em distâncias consideráveis, o camarão mantis tem que avaliar e lembrar características complexas de seu ambiente, os autores observam. De forma similar, camarão mais limpo, camarões-pistola e caranguejos eremitas que vivem na terra contam com habilidades avançadas de memória espacial e temporal não compartilhadas por outras espécies de crustáceos, que podem ter perdido seus corpos em forma de cogumelo ao longo da evolução.

p Em estudos anteriores, Wolff e Strausfeld descobriram estruturas semelhantes a corpos de cogumelos em táxons que evoluíram antes de crustáceos e insetos, como centopéias, aranhas, até platelmintos. Diz Wolff:"Acho que é mais provável que essas estruturas existissem no último ancestral comum dos artrópodes, e as espécies que não os têm os perderam secundariamente. "

p Os autores esperam que, ao estudar os transcriptomas corporais de cogumelos, os padrões de expressão gênica que caracterizam seus neurônios participantes, servirá como árbitro final.

p "A pergunta que queremos responder é:qual era o cérebro mais antigo?" Strausfeld diz. "Nossa pesquisa nos dá uma visão sobre uma estrutura cerebral antiga. O cérebro mais antigo não foi simplesmente definido como a extremidade anterior do sistema nervoso, mas algo mais elaborado. Faixas fossilizadas feitas há mais de 520 milhões de anos nos mostram que mesmo os primeiros cérebros podiam tomar uma decisão sobre o que fazer a seguir e para onde retornar, e essas decisões podem muito bem ter sido informadas não apenas por informações sensoriais imediatas, mas também por recordação. "