Como os cérebros dos insetos se derretem e se reconfiguram durante a metamorfose
Nas noites quentes de verão, é comum observar os delicados crisopídeos, também conhecidos como lacewings, que voam ao redor de lanternas brilhantes em jardins e acampamentos. Esses insetos, com suas asas semelhantes a véus, muitas vezes se desviam de suas atividades naturais, como sorver o néctar das flores, evitar predadores como morcegos e se reproduzir. Em vez disso, eles depositam pequenos grupos de ovos, pendurados em longos talos na parte inferior das folhas, criando um encantador espetáculo semelhante a luzes de fadas balançando ao vento.
Embora a visão desses grupos de ovos pendentes seja esteticamente agradável, sua principal finalidade é prática: eles impedem que as larvas recém-nascidas devorem imediatamente seus irmãos ainda não nascidos. Essas larvas de crisopídeos possuem mandíbulas em forma de foice que perfuram suas presas e as sugam até o último vestígio, o que lhes rendeu a reputação de serem “viciosas”, como descreveu James Truman, professor emérito de desenvolvimento, biologia celular e molecular na Universidade de Washington. Essa dualidade, em que os crisopídeos alternam entre a beleza e a ferocidade, lembra a história de “A Bela e a Fera” em um único organismo.
Essa intrigante dualidade é possibilitada pelo fenômeno da metamorfose, mais conhecido por transformar lagartas em borboletas. Em sua forma mais extrema, chamada de metamorfose completa, as formas juvenis e adultas de um organismo parecem e agem como espécies totalmente diferentes. A metamorfose não é uma exceção no reino animal, mas sim uma ocorrência comum, com mais de 80% das espécies animais conhecidas, principalmente insetos, anfíbios e invertebrados marinhos, passando por algum tipo de metamorfose ou apresentando ciclos de vida complexos.
A metamorfose introduz vários mistérios, sendo um dos mais intrigantes o seu impacto no sistema nervoso. No centro desse processo está o cérebro, que deve se adaptar para codificar várias identidades distintas. Isso ocorre porque a vida de um inseto voador em busca de um parceiro difere significativamente da vida de uma lagarta faminta. Ao longo das últimas cinco décadas, os pesquisadores têm explorado a questão de como uma rede de neurônios, que inicialmente codifica a identidade de uma larva faminta ou de uma larva predadora de crisopídeos, pode se transformar para representar uma identidade adulta caracterizada por comportamentos e necessidades completamente diferentes.
James Truman e sua equipe de pesquisa deram passos significativos para compreender como a metamorfose reorganiza regiões específicas do cérebro. Seu estudo, publicado na revista científica eLife, envolveu o rastreamento de numerosos neurônios nos cérebros de moscas-das-frutas que estavam passando pela metamorfose. Suas descobertas indicam que, ao contrário do atormentado protagonista da história de Franz Kafka em “A Metamorfose”, que acorda transformado em um inseto monstruoso, os insetos adultos provavelmente retêm pouca recordação de sua vida larval. Embora alguns neurônios larvais persistam, a parte do cérebro do inseto examinada pela equipe de Truman passa por uma profunda reestruturação. Essa reorganização das conexões neurais corresponde a uma mudança substancial no comportamento dos insetos, à medida que eles fazem a transição de larvas rastejantes e vorazes para adultos que voam em busca de parceiros.
Deniz Erezyilmaz, cientista de pesquisa pós-doutoral no Centro de Circuitos Neurais e Comportamento da Universidade de Oxford, reconhece essas descobertas como “o exemplo mais detalhado até o momento” das mudanças cerebrais durante a metamorfose de insetos, com possíveis aplicações em inúmeras outras espécies na Terra.
Além de esclarecer como um cérebro larval se transforma em um cérebro adulto, este estudo também oferece insights sobre como a evolução levou esses insetos a seguir um caminho de desenvolvimento tão singular. Bertram Gerber, neurocientista comportamental do Instituto Leibniz de Neurobiologia, descreve o estudo como um “trabalho monumental” que culmina em 40 anos de pesquisa no campo.
A significância do estudo se estende à questão de saber se as memórias da fase larval persistem na vida adulta. Embora o estudo sugira que memórias associativas nas moscas-das-frutas podem não sobreviver à transformação, vale ressaltar que os resultados podem variar entre as espécies. Sistemas nervosos mais complexos em larvas de borboletas e besouros podem não exigir uma reestruturação tão extensa quanto as moscas-das-frutas. Além disso, pesquisas anteriores indicaram a persistência de outros tipos de memórias em algumas espécies, desafiando a ideia de que todas as memórias são apagadas durante a metamorfose.
Esses dados também abrem caminhos para comparações entre o desenvolvimento do sistema nervoso em animais que passam por metamorfose e aqueles que não passam. O sistema nervoso dos insetos foi conservado o suficiente durante a evolução para que os pesquisadores possam identificar neurônios equivalentes em espécies que passam por desenvolvimento direto, como grilos e gafanhotos. Tais comparações podem revelar como as células individuais fazem a transição de identidades únicas para múltiplas, servindo como uma ferramenta comparativa poderosa.
No futuro, a pesquisa de Truman e sua equipe visa aprofundar-se no nível molecular para descobrir como os genes influenciam a maturação e evolução do sistema nervoso. Compreender esses processos pode oferecer insights profundos sobre como os insetos desenvolvem múltiplas identidades ao longo do tempo.
Embora permaneça incerto como a metamorfose afeta outras regiões do cérebro, é provável que alguns aspectos das capacidades mentais e respostas do inseto às experiências larvais sejam moldados por suas vivências anteriores. O desafio à frente consiste em desvendar a natureza e a extensão desses efeitos.
História original reimpressa com permissão da Quanta Magazine, uma publicação editorialmente independente da Fundação Simons, dedicada a aprimorar a compreensão pública da ciência, abordando desenvolvimentos e tendências de pesquisa em matemática e nas ciências físicas e da vida. [Wired]
