Nadando na pista: encontrando uma espécie modelo para cefalópodes

Você pode pensar que a lula bobtail cairia facilmente #TeamCute . Mas esta imagem digitalizada em 3D do filhote de cefalópode faz com que a lula bobtail geralmente adorável pareça um pouco mais demoníaca do que fofinha. Para a pessoa que escaneou as criaturas, apavorado não é uma palavra que ele usaria.

“Toda vez que olho para essas imagens 3D, fico muito empolgado”, diz Jeff Jolly, gerente da instalação de cefalópodes da Unidade de Genética Molecular liderada pelo professor Daniel Rokhsar no Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa. “Eu estou tipo, o que posso olhar dessa vez? Eles são apenas pequenas criaturas legais.”

Os modelos 3D e imagens da lula bobtail que o laboratório está usando fazem parte de um esforço para encontrar uma espécie modelo para cefalópodes. Uma espécie modelo é um organismo específico que ajuda os pesquisadores a entender processos biológicos maiores e a evolução de um grupo relacionado de criaturas. Jolly e a equipe analisam detalhadamente essas lulas para ter uma ideia melhor de como criá-las no laboratório para estudo.

Uma lula bobtail. Crédito: Nick Hobgood via Wikimedia Commons

“[Você o usa] como um modelo para entender [a] coisa toda”, diz Jolly. “Quando você está estudando essa linha de lulas bobtail, você pode extrapolar o que aprendeu para outros cefalópodes. Digamos que você encontre algo realmente importante com essas lulas bobtail. Você pode tentar aplicá-lo e ver se isso funciona até os polvos.”

Por mais de um século, certos animais simbólicos têm sido usados ​​repetidamente como espécies modelo no laboratório. Você provavelmente já viu artigos de notícias dizendo queum novo tratamento contra o câncer teve sucesso em camundongos. Ou você pode ter visto um título semelhante emum estudo genético usando moscas da fruta em vez disso. São espécies pequenas, de baixa manutenção e que se reproduzem rapidamente.

“Geralmente na ciência, uma espécie modelo é algo que requer pouco esforço”, diz Jolly. “Os cientistas geralmente não têm tempo para realmente se importar com as coisas. Então, [eles] estão constantemente procurando por animais ou plantas que tenham certas características que os tornem vantajosos para estudar.”

Uma vez que os cientistas estabelecem uma espécie modelo, eles podem usá-los para aprender mais sobre espécies relacionadas (estudos com camundongos podem orientar testes em humanos, experimentos iniciais com moscas da fruta ajudam os cientistas a entender que os cromossomos carregam informações genéticas entre todos os animais, etc). Para os cefalópodes, ter uma espécie modelo é importante porque esses invertebrados marinhos são tão únicos de outras criaturas na Terra. “Eles definitivamente não são alienígenas, mas são a coisa mais próxima que você pode chegar de alienígenas”, diz Jolly. “Eles evoluíram de forma independente do que os vertebrados. Eles têm olhos semelhantes a câmeras. Eles têm todo tipo de coisas estranhas.”

Mas para os cientistas que tentam estudar o complexo mundo da biologia e genética dos cefalópodes, a história tem sido um pouco diferente. “Não houve realmente uma espécie modelo para cefalópodes, se você quiser estudar quão únicos eles são”, diz Jolly. Isso se resume a algumas razões, explica ele.

“Os cefalópodes são muito difíceis de manter”, diz ele.

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Eles comem muito e preferem comida viva. Além disso, eles podem ficar muito grandes, geralmente crescendo até alguns metros de tamanho - não é o ideal se você estiver tentando manter muitos deles em um tanque no laboratório. “A tinta também suja a água e é um pesadelo se você está tentando cultivá-los”, diz ele.

Mas Jolly diz que os pesquisadores acham que acertaram na sorte para uma espécie modelo de cefalópode em lulas bobtail. A criatura marca todas as caixas. Eles não ficam mais do que cerca de dois centímetros. Suas ninhadas de ovos, que põem cerca de uma vez por semana, podem conter entre 150 a 400 ovos. Até agora, os pesquisadores tiveram mais sucesso com as espécies de lula bobtail Euprimna berry, e eles sequenciaram seu genoma.

“Você os verá em um mergulho noturno. Você vai avistá-los e eles vão colocar os braços para cima e fazer essa pequena pose agressiva”, diz Jolly. Crédito: Jeff Jolly

Mais e mais laboratórios estão começando a usar a lula bobtail como espécie modelo, mas os pesquisadores ainda estão aperfeiçoando como criar a lula bobtail. É aí que entra Jolly, que ajuda a capturar e criar a lula. “Quero tentar descobrir todas as coisas básicas que você gostaria de saber”, diz ele. “O que posso esperar se tiver esses caras no meu laboratório?”

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Mas como estamos falando de um ambiente de laboratório, Jolly e sua colega de trabalho Yuko Hasegawa, especialista em imagem, exigem um nível de detalhes mais aprofundado. E para isso, ele precisa de um scanner micro-CT para dar uma olhada lá dentro.

O scanner micro-CT faz escaneamentos 3D altamente detalhados da lula bobtail, o que dá uma ideia do que Jolly e outros pesquisadores podem esperar da lula em qualquer idade. “Você pode monitorar o crescimento dos órgãos individuais. Você pode monitorar o crescimento de seus olhos, ou seu sistema visual, ou seu cérebro, e todas essas coisas malucas como quando se torna sexualmente maduro”, diz ele.

E, ao contrário de tentar visualizar uma imagem 2D incômoda de uma lula sob um microscópio, os modelos 3D também permitem a Jolly a flexibilidade de manipulação. “Você pode girá-lo. Você pode aumentar o zoom em determinadas partes. Você pode segmentar cada braço individualmente ou o cérebro. É tão bom.”

Em seguida, Jolly gostaria de compilar todas as informações que aprenderam em um conjunto de dados público. “Estamos tentando desenvolver esse sistema modelo. Então, meu objetivo para isso é criar algum tipo de aplicativo que as pessoas possam acessar.” A partir daí, ele vislumbra aplicações amplas, desde o ensino de anatomia de lulas em salas de aula até servir de referência para cientistas que querem cuidar de suas próprias lulas.

“O que eu imagino é que as pessoas que têm experiência com ratos, moscas, peixes-zebra e outros podem considerar bobtails como uma ferramenta útil para estudar algumas questões fundamentais. Em última análise, estamos trabalhando para diminuir a barreira para entrar na pesquisa de cefalópodes”, diz ele.

Os pesquisadores também podem pegar os conjuntos de dados e fazer novas descobertas biológicas e genéticas. Para um campo pouco estudado em comparação com vertebrados, essa informação pode ser uma grande ajuda para isso.

“Como os genes fazem de um cefalópode um cefalópode?” Jolly diz. “Entender como eles evoluíram para ser tão estranhos – acho que essa é uma das coisas mais legais para as quais você pode usar lulas bobtail, é entender o que faz um cefalópode.”

Agradecimentos especiais a Shinya Komoto da OIST Imaging Section, que ajudou a reunir dados importantes para as imagens 3D.

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Leitura adicional

• Veja o restoda nossa cobertura da Semana dos Cefalópodes.
• Saber mais sobre a Unidade de Genética Molecular da OIST.
• Assista um videosobre como as lulas bobtail usam bactérias bioluminescentes para se manterem escondidas dos predadores.