🪼 As forças por trás das formas de vida

Por que os animais apresentam formas tão diversas, mesmo dentro do mesmo grupo?

Ao estudar corais, águas-vivas e anêmonas, cientistas mostram que essa diversidade pode ser explicada em parte pelas propriedades físicas dos tecidos, como sua capacidade de se contrair, esticar ou resistir a deformações. Essas características também permitem prever a morfologia desses animais marinhos. Publicados na revista Cell, esses trabalhos abrem caminho para uma melhor compreensão da evolução das formas de vida.


As formas de vida são notavelmente diversas. Para explicar isso, as pesquisas concentraram-se principalmente na genética. Embora seu papel seja central no desenvolvimento, ela não é suficiente para explicar como os tecidos se dobram, esticam e se reorganizam para formar um organismo específico. Esse processo, chamado morfogênese, é estudado, entre outros, pela equipe de Aissam Ikmi, chefe de grupo no EMBL Heidelberg e coautor do estudo.


"A comparação de genomas permite identificar diferenças genéticas ligadas à diversidade de formas, mas não permite prever a forma final de um organismo. É preciso entender como as células agem coletivamente para gerar forças mecânicas", explica o pesquisador.

Ao destacar a importância dos vínculos entre genes, forças mecânicas e morfologia, esses trabalhos abrem novas perspectivas para o estudo da evolução.

A colaboração com o grupo de Guillaume Salbreux, professor ordinário do Departamento de Genética e Evolução da Seção de Biologia da Faculdade de Ciências da UNIGE, especialista em física teórica e coautor do estudo, permitiu abordar a questão sob o ângulo da mecano-biologia - ou seja, o papel das forças físicas nos processos biológicos. Assim, os cientistas estudam como a diversidade de formas emerge na escala dos tecidos, onde as células interagem e geram tensões mecânicas.

As forças nos tecidos moldam a morfologia

Para testar essa ideia, a equipe estudou cnidários - um grupo que inclui corais, águas-vivas e anêmonas - conhecidos pela variedade de suas formas apesar de uma organização relativamente simples. Combinando observações experimentais e modelagem teórica, eles identificaram três parâmetros físicos chave dos tecidos, que explicam duas características principais da morfologia: o alongamento (o grau de estiramento do corpo) e a polaridade (a assimetria entre diferentes partes do corpo).

Ajustando esses parâmetros em seu modelo, os cientistas conseguiram reproduzir e prever diferentes formas de cnidários observadas na natureza. Cada combinação de parâmetros define um "mecanótipo", ou seja, a combinação de características físicas próprias de cada espécie. "É nesse nível que as mudanças moleculares se tornam preditivas da forma", destaca Aissam Ikmi. "Acreditamos que a evolução atua sobre esses mecanótipos para gerar novas morfologias."



A equipe testou então essa hipótese experimentalmente na anémona-do-mar Nematostella. Ao modificar certos parâmetros mecânicos por meio de intervenções genéticas, eles conseguiram transformar a forma das larvas. Indivíduos inicialmente alongados adotaram assim uma morfologia mais esférica. "Essas experiências nos permitem entender como as propriedades mecânicas de uma espécie determinam sua forma", destaca Nicolas Cuny, pós-doutorando no grupo de Guillaume Salbreux e co-primeiro autor do estudo.

"Além de seus resultados imediatos, o estudo confirma a pertinência de uma abordagem interdisciplinar que combina biologia, física e matemática. Ao destacar a importância dos vínculos entre genes, forças mecânicas e morfologia, ela abre novas perspectivas para o estudo da evolução", conclui Guillaume Salbreux.

Fonte: Universidade de Genebra