As libélulas podem ver uma cor que os humanos não conseguem e isso pode mudar a medicina
Às vezes, espécies diferentes chegam sozinhas à mesma solução biológica, um fenômeno conhecido como evolução paralela. Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka (OMU) descobriram agora que as libélulas detectam a luz vermelha de uma forma que reflete de perto a forma como os mamíferos, incluindo os humanos, o fazem. Como muitas tecnologias médicas dependem da luz vermelha, esta descoberta pode ter implicações muito além da biologia dos insectos.
A visão humana depende de proteínas do olho chamadas opsinas. Essas proteínas nos permitem perceber cores diferentes. Temos três tipos principais, cada um sintonizado nos comprimentos de onda azul, verde ou vermelho, que juntos permitem a visão colorida.
As libélulas se destacam entre os insetos pela capacidade de detectar a luz vermelha. Uma equipe de pesquisa liderada pelos professores Mitsumasa Koyanagi e Akihisa Terakita da Escola de Pós-Graduação em Ciências da OMU identificou uma opsina específica em libélulas que responde à luz em cerca de 720 nm. Este comprimento de onda está além do vermelho mais profundo que os humanos normalmente podem ver.
“Este é um dos pigmentos visuais mais sensíveis ao vermelho já encontrados”, disse o professor Terakita. “As libélulas provavelmente conseguem ver mais profundamente na luz vermelha do que a maioria dos insetos.”
Por que a visão vermelha profunda é importante para as libélulas
Os cientistas propuseram que esta sensibilidade aumentada ajuda as libélulas a encontrar parceiros. Para explorar esta ideia, eles examinaram a refletância, que se refere à quantidade de luz que uma superfície reflete. Nas libélulas, a luz refletida desempenha um papel fundamental na forma como os indivíduos se parecem uns com os outros.
Suas medições revelaram diferenças claras entre homens e mulheres na forma como refletem a luz vermelha até o infravermelho próximo. Isto sugere que os machos podem confiar nessas dicas visuais sutis para identificar rapidamente as fêmeas enquanto voam.
Um caso surpreendente de evolução paralela
“Surpreendentemente, o mecanismo pelo qual a opsina vermelha da libélula detecta a luz vermelha é idêntico ao da opsina vermelha em mamíferos, incluindo humanos. Este é um resultado inesperado, sugerindo que o mesmo processo evolutivo ocorreu independentemente em linhagens distantemente relacionadas”, disse o primeiro autor Ryu Sato, um estudante de pós-graduação.
Embora os insectos e os mamíferos sejam parentes muito distantes, ambos parecem ter chegado à mesma estratégia molecular para detectar a luz vermelha.
Visão Dragonfly de engenharia para uso médico
A equipe também descobriu um detalhe importante que poderia tornar esta descoberta útil em tecnologia e medicina. Eles identificaram uma única posição na proteína opsina que determina como ela responde à luz. Ao modificar esta posição, eles conseguiram mudar ainda mais a sensibilidade da proteína para comprimentos de onda mais longos, aproximando-a da faixa infravermelha.
Eles então projetaram uma versão da proteína que reage a comprimentos de onda ainda mais longos e demonstraram que as células que contêm essa opsina modificada podem ser ativadas pela luz infravermelha próxima.
Aplicações potenciais em optogenética
Este trabalho pode ser especialmente valioso em optogenética, um campo que utiliza proteínas sensíveis à luz para controlar e estudar células em tecidos vivos. Como comprimentos de onda de luz mais longos podem penetrar mais profundamente no corpo, uma proteína que responda à luz infravermelha próxima poderia permitir aos pesquisadores alcançar células que de outra forma seriam de difícil acesso.
“Neste estudo, conseguimos mudar ainda mais a sensibilidade de uma opsina infravermelha próxima modificada de libélulas Gomphidae para comprimentos de onda mais longos e confirmamos que a opsina infravermelha próxima modificada pode induzir respostas celulares em resposta à luz infravermelha próxima”, disse o professor Koyanagi. “Essas descobertas demonstram esta opsina como uma ferramenta optogenética promissora, capaz de detectar luz mesmo nas profundezas dos organismos vivos.”
O estudo foi publicado em Ciências da Vida Celulares e Moleculares.
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