p Algumas espécies de euglenídeos, uma família diversificada de organismos aquáticos unicelulares, pode realizar grande amplitude, deformações corporais elegantemente coordenadas. Embora esse comportamento seja conhecido há séculos, sua função ainda é altamente debatida. p Pesquisadores da SISSA, o Instituto Nacional de Oceanografia e Geofísica Aplicada (OGS), Scuola Superiore Sant'Anna e Universitat Politècnica de Catalunya realizaram recentemente um estudo investigando a motilidade de Euglena Gracilis, um euglenídeo, particularmente em sua resposta ao confinamento. Em seu estudo, publicado em Física da Natureza , eles examinaram as respostas da natação de Euglena gracilis em ambientes de aglomeração e geometria controladas.

p "Os movimentos coordenados de grande amplitude das células Euglena, chamado metabolismo, foram descritos por séculos, e ainda hoje fascina microbiologistas, biofísicos e microscopistas amadores, “Marino Arroyo, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse Phys.org. "Para nosso conhecimento, nenhum outro organismo unicelular pode se mover com tanta elegância e coordenação. Ainda, como e por que o fazem é um mistério. A curiosidade foi o que nos levou a estudar a motilidade de Euglena. "

p As deformações corporais de grande amplitude e coordenadas observadas em Euglena são normalmente chamadas de 'movimento euglenóide, 'ou' metaboly. ' A metabolização varia muito entre as espécies e, às vezes, até dentro de uma espécie, variando de uma curva ou torção arredondada e suave até ondas peristálticas periódicas e altamente concentradas que viajam ao longo do corpo celular.

p "Entre os biofísicos, o metabolismo era considerado uma forma de nadar em um fluido, onde essas células vivem, "Arroyo disse." No entanto, protistologistas não estão convencidos por esta função para o metabolismo, já que Euglena pode nadar muito rápido batendo em seu flagelo, assim como muitos outros tipos de células. Em vez de, a visão predominante é que o metabolismo é um vestígio sem função "herdado" de ancestrais que usavam deformações do corpo celular para engolir presas grandes. Assistindo as células executando uma dança tão bonita e coordenada, não acreditávamos que não servisse para nada. Nosso estudo começou como um esforço para substanciar esse sentimento instintivo não científico. "

p Culturas diluídas de células de Euglena geralmente nadam usando seu flagelo e sem alterar sua forma corporal. Arroyo e seus colegas, Contudo, observou que conforme o tempo passava e o fluido sob o microscópio evaporava, sua cultura ficou mais lotada e as células começaram a desenvolver o metabolismo.

p "Inspirado por essas observações e vídeos amadores do YouTube, hipotetizamos que as deformações celulares poderiam ser desencadeadas pelo contato com outras células ou limites em um ambiente lotado, e que, nessas condições, metabolismo pode ser útil para rastrear, ao invés de nadar, "Antonio De Simone, outros pesquisadores envolvidos no estudo, disse Phys.org. "Confirmar essa hipótese foi extremamente fácil. Assim que pressionamos levemente as células entre duas superfícies de vidro, ou os levou a capilares finos, eles começaram a realizar sistematicamente o metabolismo, que resultou no rastreamento mais rápido por qualquer tipo de célula, até onde sabemos, "acrescentou Giovanni Noselli, o primeiro autor do estudo.

p Assim que terminaram de testar essa hipótese, os pesquisadores começaram a comparar o comportamento de rastreamento que observaram em Euglena com o de células animais, para os quais um maior número de estudos está atualmente disponível. Estudos anteriores observaram que células animais rastejando em um tubo fino tendem a empurrar suas paredes para avançar e superar a resistência do fluido no tubo.

p "Nós achamos isso, graças às suas deformações peristálticas, Euglena pode empurrar nas paredes ou no fluido para avançar, fazendo do metabolismo um modo notavelmente robusto de locomoção confinada, "De Simone disse." Eles podem realmente se mover, deslocando muito pouco fluido em um modo de propulsão 'furtivo', e eles não podem ser parados mesmo se a resistência hidráulica no capilar aumentar substancialmente. "

p Em seus experimentos, Arroyo, De Simone, Noselli e seu colega Alfred Beran notaram que as células de Euglena eram capazes de adaptar sua marcha a vários graus de confinamento. Para realizar este comportamento, as células podem estar usando um sistema sensorial para detectar seu ambiente circundante e alguma forma de processamento interno de informações para adaptar sua atividade de acordo com o grau de confinamento.

p Os pesquisadores acharam esta explicação perplexa, Contudo, particularmente visto que Euglena são células únicas sem sistema nervoso. Para entender melhor como uma única célula Euglena pode controlar um modo de locomoção tão adaptável e robusto, Arroyo e seus colegas modelaram computacionalmente o aparato móvel das células Euglena, que é essencialmente um envelope de células estriadas.

p "Nós nos perguntamos se o envelope ativo deles, chamada de película, responsável pelas deformações celulares, iria se auto-adaptar mecanicamente a condições mecânicas variáveis, "Arroyo disse." Para examinar isso, desenvolvemos um modelo computacional mostrando que a conformidade dos materiais e motores moleculares que compõem o envelope ativo de Euglena poderia explicar esta adaptabilidade, que na robótica é chamada de inteligência mecânica ou corporificada. "

p Arroyo e seus colegas reuniram observações fascinantes sobre as deformações do corpo de alguns euglenídeos, sugerindo que esse comportamento poderia, em alguns casos, ser desencadeada pelo confinamento. Além de demonstrar uma função do metabolismo, seu estudo estabeleceu uma nova categoria de rastreadores celulares, que são particularmente rápidos, robusto e adaptável.

p "Se rastejar pelo metabolismo é tão vantajoso, pode-se perguntar por que não é conservado entre outras espécies, "Arroyo disse." A resposta é que isso requer um maquinário intrincado, a película, que é um envelope estriado feito de tiras elásticas conectadas por motores moleculares. Essa superfície seletivamente deformável fica em algum lugar entre a parede rígida das células vegetais e o envelope de fluido das células animais. Além da biologia, pensamos que os princípios físicos / geométricos subjacentes que permitem mudanças de forma deste envelope podem ser aplicados a sistemas de engenharia artificiais, por exemplo. em robótica suave. "

p O modelo computacional desenvolvido por Arroyo e seus colegas poderia finalmente lançar luz sobre a função dos movimentos de euglenóide amplamente documentados. Suas descobertas sugerem que a adaptabilidade da marcha desses organismos não requer feedback específico mecanossensível, mas poderia ser explicado pela auto-regulação mecânica de um sistema motor elástico e alongado.

p Em seu estudo recente, os pesquisadores identificaram com sucesso uma função e os princípios operacionais por trás da deformação corporal adaptável das células Euglena. Eles estão agora planejando investigar mais a fundo os mecanismos celulares pelos quais o metabolismo é desencadeado e pelos quais as deformações celulares se propagam.

p "Pretendemos examinar o metabolismo em diferentes espécies de Euglena, "DeSimone disse." Observações preliminares revelam vários sabores do metabolismo. Também estamos trabalhando na construção de materiais e dispositivos artificiais inspirados no envelope ativo e deformável das células Euglena ”. p © 2019 Science X Network