Javier Apfeld abordou a questão como um detetive de minhocas. Só que, em vez de resolver o assassinato de uma criatura ondulante, o biólogo estava tentando entender por que os vermes não morriam, apesar da presença comum de uma toxina mortal nos ambientes em que vivem.
O veredicto:os vermes sabem como detectar e evitar a ameaça química. Um truque que eles usam, como Apfeld e colegas descrevem em um novo artigo publicado em PLOS Pathogens , é que eles sabem se virar com uma pequena ajuda de sua alimentação.

E, diz Apfeld, professor assistente de biologia na Northeastern, entender os métodos dos vermes pode nos ajudar a entender como outras criaturas – incluindo humanos – que enfrentam a mesma ameaça tóxica podem impedir esse inimigo químico.

O verme em questão é chamado Caenorhabditis elegans, e é um tipo de lombriga microscópica frequentemente usada como organismo modelo para estudar doenças humanas. Uma das maiores ameaças à sua existência é uma substância comum:o peróxido de hidrogênio.

O peróxido de hidrogênio pode ser fatal para todos os tipos de organismos. O composto químico reage facilmente com outras moléculas e pode quebrar as paredes das células. É encontrado em todo o mundo natural, particularmente nas esferas microscópicas, pois é produzido por uma ampla variedade de microrganismos.

O peróxido de hidrogênio é tão comum que muitos organismos desenvolveram mecanismos de defesa contra sua toxicidade. Um método é produzir enzimas que degradam a toxina química e evitam que ela cause danos. Os vermes não são diferentes.

Mas em um estudo anterior, Apfeld e sua equipe notaram uma coisa peculiar:C. elegans desliga suas defesas de peróxido de hidrogênio quando comem.

"Parecia meio estranho no começo", diz ele. “Mas acontece que as bactérias que os vermes comem têm defesas semelhantes, essas enzimas que degradam o peróxido”.

Apfeld supôs que, talvez, quando os vermes cheiram a comida, eles imaginam que serão capazes de cooptar a proteção dessa bactéria para si mesmos. Do ponto de vista dos vermes, faz sentido, ele diz:"Por que induzir uma proteção quando você pode descarregar a proteção das bactérias?"

Mas nem todas as bactérias oferecem aos vermes a mesma proteção. Então, os vermes poderiam realmente dizer a diferença entre qual lanche os protegeria e qual não?

Apfeld fez a pergunta aos alunos em seu laboratório. Eles montaram vários experimentos que forçaram os vermes a escolher entre diferentes alimentos em uma placa de Petri – às vezes na presença de peróxido de hidrogênio.

Em um experimento, os pesquisadores deram aos vermes a escolha entre bactérias que degradam o peróxido de hidrogênio e bactérias que não o fazem. Eles colocariam um verme entre as duas opções na placa de Petri e observariam para onde ele ia.

Não surpreendentemente, "quando havia peróxido ao redor, os vermes realmente tinham uma forte preferência pelas bactérias que os protegiam", diz Apfeld. Às vezes, os vermes iam para os dois lugares, mas uma vez que sentiam que as bactérias não iriam protegê-los, geralmente deixavam aquela comida.

Mas nem sempre, diz Apfeld. "É uma decisão difícil" para os vermes, diz ele. "Você deixa a comida? Porque se você deixar a comida, você pode não encontrar comida novamente e morrer. E se você ficar, você pode morrer também", se houver peróxido de hidrogênio por perto.

Para aprofundar a tomada de decisões do C. elegans, Apfeld colaborou com Vivek Venkatachalam, professor assistente de física na Northeastern, e seu laboratório para criar imagens da atividade cerebral associada a essas escolhas. A equipe identificou quais neurônios responderam à presença de peróxido de hidrogênio no ambiente e quais responderiam à comida.

Os pesquisadores descobriram que, dado um ambiente com comida e peróxido de hidrogênio, apenas uma das respostas neurológicas venceria. Se a bactéria oferecesse menos proteção, o mecanismo neurológico de busca de comida teria menos probabilidade de vencer, e o verme colocaria sua energia para escapar da ameaça do peróxido de hidrogênio em vez de devorar as bactérias.

"Eles estão respondendo à concentração de alimentos, à concentração de peróxido", diz Apfeld. "Mas estamos apenas começando a entender como os vermes tomam decisões e como respondem a sinais conflitantes."

Uma investigação mais aprofundada, diz ele, é necessária para entender melhor como o cérebro coordena a colcha de retalhos de entradas sensoriais que sinalizam perigo, comida e outros indicadores importantes para a sobrevivência. E entendê-los em vermes pode fornecer pistas sobre como criaturas com sistemas neurológicos mais complexos (como humanos) sabem como reagir de maneira a se manterem seguras.