Planarians de água doce, encontrados em todo o mundo e comumente conhecidos como "platelmintos, "são famosos por suas proezas regenerativas. Por meio de um processo chamado" fissão, "planários podem se reproduzir assexuadamente simplesmente se partindo em dois pedaços - uma cabeça e uma cauda - que então formam dois novos vermes em cerca de uma semana.

Quando, onde e como esse processo se desenrola permaneceu um enigma por séculos devido à dificuldade de estudar a fissão. Mas agora, uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia em San Diego fornece uma nova explicação biomecânica no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS )

Os planários são notoriamente difíceis de estudar. Eles não gostam de ser observados durante a fissão, que acontece principalmente no escuro e pára ao menor distúrbio. Como a fissão não acontece com frequência - aproximadamente uma vez por mês para certas espécies - gravações de vídeo contínuas são necessárias para capturar planárias no ato para estudar os detalhes de sua regeneração.

Para entender onde e como a fissão ocorre nas espécies planárias Dugesia japonica , os pesquisadores empregaram uma mistura de gravações de vídeo com lapso de tempo, medições de tração sensíveis, análise estatística de centenas de divisões e modelagem matemática.

Eva-Maria Collins, professor associado do Departamento de Física e da Seção de Biologia Celular e do Desenvolvimento, e seus colegas foram capazes de prever onde ocorre a fissão planária com base em sua anatomia, bem como explicar como o processo acontece usando um modelo mecânico relativamente simples.

"Antes do nosso trabalho, ninguém sabia onde e como as planárias se dividem, "disse Collins." Na verdade, o último estudo aprofundado da fissão chegou à conclusão de que onde a fissão ocorre é imprevisível. Nossos resultados, mostrando que pode ser previsto, portanto, mude completamente a maneira como pensamos sobre a fissão. "

Em descobertas anteriores, Collins e seus colegas mostraram que onde uma planária se divide determina o tamanho relativo dos dois filhos e, portanto, suas chances de sobrevivência e reprodução futura. Também pode ser fundamental para entender como essa forma de reprodução assexuada pode gerar diversidade em uma população sem reprodução sexual.

Conforme descrito no PNAS estude, a equipe descobriu que a fissão sempre ocorre em três estágios:formação da cintura, pulsação e ruptura. A formação da cintura é a chave para a mecânica de fissão, criando um local, ponto fraco transversal. Então, pulsos de extensão e contração eventualmente causam ruptura na cintura. Uma vez rompido, as duas peças voltam a crescer estruturas ausentes por meio de um grande pool de células-tronco, que são centrais para a capacidade de regeneração dos planários. Como as células-tronco são distribuídas entre os dois descendentes permanece desconhecido e é a ligação entre as descobertas deste novo estudo e as pesquisas em andamento no laboratório de Collins sobre a evolução das espécies que se reproduzem assexuadamente.

Michael Faraday, considerado um dos maiores cientistas do mundo devido às suas contribuições em física e química, ficou fascinado pela fissão planária. Os intrincados requisitos para estudar os vermes podem ter impedido o famoso físico do século 19 de decifrar totalmente o processo.

Collins disse que queria entender como a fissão planária funcionava na primeira vez que viu as fotos do processo, muitos anos atrás.

"Às vezes, você simplesmente vê algo na natureza e quer entender como funciona, " ela disse, elogiando as contribuições do co-primeiro autor Paul Malinowski e do terceiro autor Kelson Kaj, que eram graduandos de física da UC San Diego durante a pesquisa.