Estudo revela como marsupiais formam braços antes do resto do corpo

Marsupiais formam os braços dos recém-nascidos antes de praticamente qualquer outra parte do corpo, construindo membros anteriores funcionais quando o embrião ainda é uma lâmina plana de células, de acordo com um novo estudo.

Nas duas espécies analisadas, uma saliência sem características definidas vira um braço com garras e já operativo em cerca de quatro dias - muito antes de o embrião apresentar cabeça, coração, ou coluna vertebral.

Esse achado coloca em xeque uma sequência que biólogos do desenvolvimento tratavam como regra rígida.

Em galinhas e camundongos, uma folha de tecido primeiro se separa em duas camadas e, em seguida, suas células mudam de estado antes que um membro consiga brotar.

Nos marsupiais, porém, essa etapa é “pulada” no momento esperado - um detalhe que pode alterar a forma como cientistas explicam o crescimento de membros e as malformações congénitas que o interrompem.

A escalada urgente do recém-nascido

Marsupiais nascem em condição inacabada, após uma gestação incomumente curta.

Cegos, sem pelos e ainda muito parecidos com embriões, os filhotes precisam rastejar pela barriga da mãe até alcançar um mamilo. Se não conseguirem prender-se, não sobrevivem.

Tudo depende das patas dianteiras. Ao nascer, os membros posteriores ainda são pequenos tocos, enquanto os membros anteriores já têm garras e força suficiente para arrastar o recém-nascido.

O Dr. Axel Newton, biólogo do desenvolvimento da University of Melbourne, quis entender como o embrião consegue montar braços funcionais tão antes do restante do corpo.

Estudando dois parentes distantes

Newton e os seus colegas investigaram dois marsupiais com parentesco distante. Um deles foi o dunnart-de-cauda-gorda (Sminthopsis crassicaudata), um insetívoro australiano do tamanho de um camundongo.

O outro foi o gambá-cinzento-de-cauda-curta (Monodelphis domestica), da América do Sul.

Os embriões do gambá vieram da Professora Karen Sears, da University of California, Los Angeles (UCLA).

Como as linhagens dessas duas espécies se separaram há cerca de 80 milhões de anos, qualquer mecanismo que ambas compartilhem provavelmente é comum aos marsupiais em geral.

Pulando uma etapa crucial

Na maioria dos animais, o desenvolvimento dos membros começa com uma faixa de tecido que percorre cada lado do embrião no início da gestação. Depois, essa faixa se divide.

As duas camadas se separam através de um espaço preenchido por fluido; a camada superior dá origem à parede do corpo e aos membros, enquanto a inferior forma os órgãos internos.

Há ainda uma segunda etapa. As células dessa camada superior mudam de “comportamento”: deixam de estar firmemente organizadas numa lâmina ordenada, tornam-se móveis e migratórias, e só então se acumulam para formar o broto do membro.

Um gatilho para o desenvolvimento dos membros

Um estudo com embriões de galinha estabeleceu essa mudança de estado celular como o gatilho que dá início ao brotamento do membro.

Com marsupiais, o calendário é outro. Quando a equipa de Newton fez cortes em embriões de dunnart e de gambá exatamente no momento em que os membros anteriores estavam a surgir, observou que o tecido ainda não tinha se separado.

As duas camadas permaneciam unidas, formando uma lâmina com uma ou duas células de espessura - mesmo assim, as células superiores já se multiplicavam e projetavam-se para fora, criando o broto do membro.

Até este trabalho, ninguém tinha acompanhado um membro a formar-se dessa maneira. A transição completa, de um tecido sem marcas visíveis para um broto em crescimento, acontece ao longo de aproximadamente oito horas.

A separação física entre as camadas e a mudança de estado celular só se concluem dias depois, quando o braço já está bem encaminhado.

Membros construídos em isolamento

O que torna o embrião de marsupial tão informativo é precisamente o que não existe ao redor do membro nesse momento.

Quando os membros anteriores aparecem, o embrião não tem somitos - blocos de tecido que mais tarde originam a coluna e os músculos - e nem sequer apresenta cabeça ou um coração a bater.

Biólogos chamam essa reorganização do tempo de heterocronia: uma parte do corpo dispara muito à frente do cronograma considerado “normal”.

Numa galinha no mesmo estágio de crescimento dos membros, o embrião já possui cabeça, coração a bater e mais de 20 pares de somitos.

Esse isolamento permite testar quais sinais são realmente indispensáveis para um membro se formar. Um candidato é o ácido retinóico. Essa substância, libertada pelos somitos, era apontada como um fator que ajudaria a ativar o gene mestre dos membros.

Mas os marsupiais desenvolvem membros anteriores sem somitos por perto, o que sugere que esse sinal não é essencial para um mamífero construir um braço. Outros trabalhos apontam na mesma direção.

Um novo modelo para a formação de membros

Uma análise separada, célula a célula, de embriões de gambá mostrou que o tecido do membro se desenvolve num ritmo muito mais adiantado do que em camundongos e coelhos, confirmando que a aceleração começa nas fases mais iniciais da formação de órgãos.

Para Newton, essa separação clara é o principal atrativo. “A nossa compreensão anterior sobre como os membros anteriores crescem veio em grande parte de modelos com galinhas ou camundongos, em que muitos tecidos crescem ao mesmo tempo.”

“A formação dos membros de marsupiais em isolamento, afastada de outros tecidos, oferece um excelente modelo para destrinchar como os membros começam a se formar.”

Pistas sobre defeitos em humanos

O estudo enfraquece uma suposição antiga.

Separar aquela camada de tecido, criar o espaço com fluido e remodelar as células eram considerados requisitos para construir um membro - mas os marsupiais conseguem avançar sem cumprir essas etapas nessa ordem.

Os passos continuam a acontecer, apenas mais tarde, quando o braço já se formou.

Essa flexibilidade interessa a mais do que biólogos evolutivos. Bebés humanos por vezes nascem com braços e mãos ausentes ou malformados, e esses defeitos remontam a estes instantes iniciais da formação dos membros.

Um modelo em que o membro se constrói em isolamento - sem influência de sinais vizinhos - oferece aos pesquisadores uma forma mais “limpa” de ver quais etapas podem falhar.

Implicações para a conservação

O Professor Andrew Pask, que lidera o laboratório de Melbourne por trás do estudo, vê este trabalho como central para a conservação.

“Se não entendermos a biologia de como esses animais são construídos, não conseguimos compreender por completo as vulnerabilidades, a resiliência, ou como intervir quando uma espécie está em apuros”, disse Pask.

Animais há muito deixados de lado em favor de camundongos e pintinhos estão a mostrar que são justamente eles que revelam como os membros - e os corpos ao redor deles - são realmente construídos.

A regra nunca foi tão fixa quanto os livros didáticos faziam parecer.

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Crédito da imagem: Dr. Axel Newton