Imagem 3D de “dragão bebê” revela adaptações para viver no escuro

Uma pesquisa publicada nesta terça-feira (5) na revista GigaScience mostra uma vitrine de órgãos sensoriais evolutivamente projetados revelada em imagens de alta resolução da cabeça de um Proteus anguinus, uma salamandra cega que habita exclusivamente águas subterrâneas das cavernas dos carstes da Europa. Por sua aparência física única, esse anfíbio era chamado, por volta de 1600, de “dragão bebê” pelos moradores locais.

Esse animal é uma obra-prima evolutiva de um conjunto incomum de adaptações para sobreviver em cavernas sem luz. Realizada por uma colaboração internacional liderada pelos cientistas tchecos Jozef Kaiser e Markéta Tesařová, a pesquisa teve como objetivo obter informações detalhadas sobre essas mudanças evolutivas incomuns.

Usando exames de microtomografia computadorizada de raios-X (microCT) para produzir reconstruções 3D do tecido mole na cabeça da salamandra, os cientistas puderam visualizar diretamente as extensas mudanças que ocorreram no organismo do animal ao longo do tempo. 

Vivendo em carstes na Europa central e sudeste – um tipo de formação rochosa organizada ao longo de milênios que tem como principal componente o calcário, mas também podem ser encontradas composições de mármore e dolomita – o proteus também é conhecido como “olm” ou “peixe humano”. 

Com esse novo estudo, vem à tona extensos detalhes dos mecanismos evolutivos únicos do proteus. Além disso, como essas imagens e modelos 3D são dados digitais, cientistas de todo o mundo também podem acessá-los e usá-los em suas próprias pesquisas, o que é particularmente valioso, dado que as amostras físicas são quase impossíveis de compartilhar, devido à raridade dos animais.

Reconstruções 3D coloridas e um modelo online fácil de explorar (que também é acessível usando um óculos de realidade virtual), além de um resumo em vídeo mostrando imagens reais e animadas, ajudam a destacar as principais descobertas da pesquisa.

Além de ser o maior tetrápode das cavernas, esse é o único anfíbio europeu que vive exclusivamente no subsolo. É uma criatura carnívora, que se alimenta de pequenos crustáceos e pode engolir sua presa inteira. 

“Dragão bebê” pode viver até 100 anos

Muitas vezes destacado como um dos animais com as adaptações mais estranhas para sobreviver, o “dragão bebê” tem aparência física de cobra, é incolor, e pode viver até 100 anos. Por viver em um ambiente subterrâneo, uma de suas adaptações é a resistência à fome, permitindo que ele sobreviva até 10 anos sem comer nada. O animal também tem brânquias e pulmões, ao contrário da maioria dos anfíbios que, à medida que se tornam adultos, perdem suas brânquias e saem da água.

Para sustentar sua pesquisa, os cientistas usaram, além da tecnologia de varredura microCT, modelagens 3D de várias amostras, incluindo uma salamandra de habitação superficial intimamente relacionada, a axolote. Isso proporcionou aos pesquisadores uma gama de dados para avaliar as mudanças na forma e na estrutura dos órgãos dos proteus.

“Acessamos várias coleções para cobrir estágios de desenvolvimento, desde larvas até espécimes adultos. Assim, os dados podem ser utilizados para estudar diferenças de desenvolvimento e evolutivas entre os estágios. Além disso, tornar os dados de proteus e axolotl acessíveis permite fazer uma comparação exemplar entre salamandras paedomórficas que habitam cavernas e superfícies”, diz o artigo.

Os ancestrais do proteus viviam na superfície e tinham olhos funcionais, no entanto, uma vez que começaram a viver em cavernas sem luz, a pressão seletiva para reter a visão se foi. O resultado foi que os órgãos visuais do proteus ficaram pequenos e incompletos, deixando-o cego. 

Como uma herança de seus antepassados, no entanto, a visão está presente nos estágios iniciais da vida, e a perda da capacidade de enxergar acontece durante o desenvolvimento de jovem para adulto. 

Como os dados gerados pelos pesquisadores incluem imagens da cabeça de proteus tanto jovens quanto adultos, os cientistas podem obter informações muito mais claras sobre mudanças e perdas do desenvolvimento visual, incluindo alterações de posição, forma e tamanho, à medida que o animal cresce.

A perda de funções desnecessárias pode acontecer durante a evolução, mas se a sobrevivência exigir novos mecanismos, ocorrem novas mudanças físicas ou comportamentais. Para o proteus, sem visão, outros órgãos sensoriais precisavam se adaptar para permitir que eles alcançassem alimentos e outros recursos. 

Para investigar tais mudanças, o grupo de pesquisa tcheco fez microCT em diferentes estágios do axolote para visualizar diferentes partes do crânio e órgãos sensoriais para comparação. Assim, os pesquisadores podem obter detalhes extremamente minuciosos dessas mudanças.

Lucia Mancini, cientista da instalação síncrotron Elettra Sincrotrone, em Trieste, na Itália, e uma das autoras desse estudo, destaca a importância dos métodos de imagem que usam radiação eletromagnética. “A aplicação de tecnologias avançadas de imagem 3D pode dar insights sobre as estratégias vivas do proteus. De fato, graças ao uso combinado de análises síncrotrons e laboratoriais, estudos futuros poderiam ajudar a modelar os mecanismos de adaptação comportamental, para entender melhor o uso do habitat”.

“Os dados nos permitirão estudar habilidades perceptivas através de modelos tridimensionais e pesquisar respostas comportamentais em relação a pistas químicas, frequências auditivas ou emissão de sinais”, disse Edgardo Mauri, pesquisador do Speleovivarium Erwin Pichl, também em Trieste.