Quais organismos sobrevivem e quais sucumbem quando o clima muda? Um pequeno peixe larval está fornecendo informações surpreendentes sobre como o cérebro reage quando a temperatura aumenta.
"Foi muito incrível, na verdade. Todo o cérebro se iluminou", diz a estudante de doutorado Anna Andreassen.

Os organismos vivos, sejam eles peixes ou humanos, tendem a funcionar menos bem à medida que a temperatura ao seu redor aumenta. Isso é algo que muitos humanos provavelmente experimentaram em um dia de verão que é um pouco quente demais. Mas o que exatamente acontece dentro do corpo quando a temperatura fica desconfortavelmente quente?

Pesquisadores do Departamento de Biologia da NTNU combinaram tecnologia genética e métodos neurofisiológicos para encontrar a resposta. Seu estudo aparece nos Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Queríamos observar os mecanismos que limitam a tolerância térmica dos organismos. Quais animais sobreviverão quando a temperatura da Terra aumentar devido às mudanças climáticas e por quê? Optamos por olhar para o cérebro", diz Andreassen.

Mudanças climáticas causando ondas de calor

As ondas de calor que varrem os continentes estão se tornando mais comuns, e os animais que vivem na água estão experimentando temperaturas que chegam a níveis letais. Compreender o que limita a sobrevivência em temperaturas extremamente altas é crucial para poder prever como os organismos vão lidar com as mudanças climáticas.

"A tolerância térmica é um tema que vem sendo pesquisado há décadas, e a ideia de que a temperatura afeta a atividade cerebral é antiga. A novidade é que agora podemos usar tecnologia genética e neurofisiologia para estudar o fenômeno", diz Andreassen.

Na NTNU em Trondheim, os pesquisadores usaram larvas de peixe-zebra recém-nascidas para estudar sua atividade cerebral enquanto aumentavam gradualmente a temperatura ao redor do peixe larval.

"Esses peixes foram geneticamente modificados para que os neurônios do cérebro emitam luz fluorescente quando estão ativos. Podemos ver essa luz sob um microscópio enquanto as larvas nadam. Esses peixes larvais também têm a vantagem de serem transparentes. Podemos olhar diretamente para os cérebros das larvas vivas", diz Andreassen.

Perder a capacidade de responder

Dessa forma, os pesquisadores podem acompanhar a atividade cerebral enquanto aumentam gradualmente a temperatura da água em que os peixes estão nadando.

"Podemos ver como as larvas se comportam à medida que aquece. Quando começa a ficar extremamente quente, elas perdem o equilíbrio e começam a nadar em círculos, de barriga para cima."

Os pesquisadores cutucaram as larvas dos peixes para verificar sua resposta. Eles cutucaram as caudas das larvas, o que normalmente desencadeia uma resposta de natação.

"A uma certa temperatura, os peixes pararam de reagir aos pokes. Eles ainda estavam vivos, mas em um sentido ecológico eles poderiam ser considerados mortos. Nessa condição na natureza, eles não seriam capazes de nadar para longe de predadores ou encontrar seu caminho para a água mais fria", diz Andreassen, que acrescenta que essa condição é apenas temporária nos pequenos peixes experimentais.

"Eles estão em boa forma assim que os colocamos em águas mais frias novamente", diz Andreassen.

O calor desliga o cérebro

Até agora, os experimentos foram como os pesquisadores esperavam. Ao lançar luz na frente dos olhos do peixe, eles também puderam verificar se o cérebro estava percebendo impressões visuais. À medida que a temperatura subiu, o cérebro parou completamente de responder aos estímulos e ficou completamente inativo. Mas então, quando eles aumentaram um pouco mais a temperatura, algo aconteceu.

"Todo o cérebro se iluminou. O mais próximo que cheguei de descrever o que vimos foi uma espécie de convulsão", diz Andreassen.

Normalmente, você só vê a atividade cerebral na forma de pequenos pontos de luz em partes definidas do cérebro. Agora, os pesquisadores maravilhados puderam observar ao microscópio como a luz fluorescente se espalhava em poucos segundos e cobria todo o cérebro da pequena larva de peixe.

“Sabemos que os cérebros do peixe-zebra têm muito em comum com o cérebro humano – 70% do material genético é o mesmo – e os pesquisadores especularam se poderia haver uma conexão entre o que vimos nessas larvas de peixes e o que você vê nas larvas. cérebros de crianças com febre", diz Andreassen.

Em seguida, os pesquisadores querem colocar um tipo especial de células cerebrais – células gliais – sob o microscópio.

"O que estamos ansiosos para investigar aqui é a atividade das células da glia durante o aquecimento. Essas células desempenham um papel central no fornecimento de oxigênio ao cérebro - ambas verificam o nível de oxigênio e regulam o fluxo sanguíneo e, portanto, o fornecimento de oxigênio. Porque nós pode ver que os níveis de oxigênio afetam a tolerância térmica, uma hipótese é que o cérebro para de funcionar porque as células gliais não são mais capazes de regular o nível de oxigênio."

As diferenças avançam na evolução

Para ver mais de perto o que aconteceu, os pesquisadores de Trondheim começaram a manipular a quantidade de oxigênio na água em que os peixes estavam nadando, enquanto aumentavam a temperatura.

“Para nossa surpresa, descobrimos que o nível de oxigênio desempenhava um papel no controle da tolerância térmica. em comparação com os peixes com baixo oxigênio.

Estudos de outras espécies produziram resultados contrastantes ao testar o efeito da concentração de oxigênio na tolerância térmica.

"Ser 'insensível' às flutuações nos níveis de oxigênio pode ser uma vantagem evolutiva à medida que a temperatura na Terra aumenta.

"As descobertas mostram que a tolerância térmica é algo que varia entre as espécies. Isso pode ser uma característica que determina se uma espécie é capaz de se adaptar às mudanças climáticas ou sucumbirá ao aumento das temperaturas. Muitos organismos vivem em ambientes pobres em oxigênio, onde as temperaturas podem rapidamente se tornar mais altos do que o normal. Eles serão especialmente vulneráveis", diz Andreassen.

Ela dá como exemplo organismos que vivem em áreas rasas de água doce, em rios ou na zona entre-marés.

"Estes são habitats onde podem ocorrer grandes flutuações no nível de oxigênio, muitas vezes ao mesmo tempo que as flutuações de temperatura. Nesses habitats, os peixes cuja tolerância térmica é limitada pelo nível de oxigênio provavelmente lutam mais do que os peixes que não são afetados por ele. ."

“Os animais que conseguem manter a função nervosa sob baixos níveis de oxigênio podem ser os que toleram melhor as altas temperaturas”, diz Andreassen. + Explorar mais

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