Espécies diferentes às vezes chegam à mesma solução biológica de maneira independente, um fenômeno conhecido como evolução paralela. Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka (OMU) descobriram que libélulas detectam a luz vermelha de uma maneira que é muito semelhante à forma como os mamíferos, incluindo os humanos, fazem isso. Como muitas tecnologias médicas dependem de luz vermelha, essa descoberta pode ter implicações muito além da biologia dos insetos.
A visão humana depende de proteínas no olho chamadas opsinas. Essas proteínas nos permitem perceber diferentes cores. Temos três tipos principais, cada uma sintonizada em comprimentos de onda azul, verde ou vermelho, que juntas possibilitam a visão em plena cor.
As libélulas se destacam entre os insetos pela capacidade de detectar luz vermelha. Uma equipe de pesquisa liderada pelos professoress Mitsumasa Koyanagi e Akihisa Terakita da Escola de Ciências da OMU identificou uma opsina específica nas libélulas que responde à luz em torno de 720 nm. Esse comprimento de onda está além do vermelho mais profundo que os humanos podem normalmente perceber.
“Este é um dos pigmentos visuais mais sensíveis ao vermelho já encontrados”, disse o Professor Terakita. “As libélulas provavelmente conseguem enxergar mais profundamente na luz vermelha do que a maioria dos insetos.”
Por que a Visão em Vermelho Profundo é Importante para as Libélulas
Os cientistas sugeriram que essa sensibilidade elevada ajuda as libélulas a encontrarem parceiros. Para investigar essa 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 em como os indivíduos se apresentam uns aos outros.
As medições revelaram diferenças claras entre machos e fêmeas em relação à forma como refletem a luz vermelha até o infravermelho. Isso sugere que os machos podem depender dessas sutis pistas visuais para identificar rapidamente as fêmeas enquanto voam.
Uma Surpreendente Manifestação de Evolução Paralela
“Surpreendentemente, o mecanismo pelo qual a opsina vermelha da libélula detecta a luz vermelha é idêntico ao da opsina vermelha nos mamíferos, incluindo os humanos. Esse é um resultado inesperado, sugerindo que o mesmo processo evolutivo ocorreu independentemente em linhagens distantes”, disse o primeiro autor Ryu Sato, um estudante de pós-graduação.
Embora insetos e mamíferos sejam parentes muito distantes, ambos parecem ter chegado à mesma estratégia molecular para detectar luz vermelha.
Engenharia da Visão das Libélulas para Uso Médico
A equipe também descobriu um detalhe essencial que pode tornar essa descoberta útil em tecnologia e medicina. Eles identificaram uma única posição na proteína opsina que determina como ela responde à luz. Modificando essa posição, conseguiram deslocar a sensibilidade da proteína ainda mais para comprimentos de onda mais longos, aproximando-a da faixa do infravermelho.
Em seguida, eles engenheiraram uma versão da proteína que reage a comprimentos de onda ainda mais longos e demonstraram que células contendo essa opsina modificada podem ser ativadas por luz na faixa do infravermelho próximo.
Possíveis Aplicações em Optogenética
Esse trabalho pode ser especialmente valioso na optogenética, um campo que utiliza proteínas sensíveis à luz para controlar e estudar células em tecidos vivos. Como comprimentos de onda mais longos de luz podem penetrar mais profundamente no corpo, uma proteína que responda à luz infravermelha próxima pode permitir que pesquisadores acessem células que, de outra forma, seriam difíceis de atingir.
“Neste estudo, conseguimos deslocar a sensibilidade de uma opsina modificada de infravermelho próximo das libélulas Gomphidae ainda mais para comprimentos de onda mais longos e confirmamos que a opsina modificada de infravermelho próximo pode induzir respostas celulares em resposta à luz infravermelha próxima”, disse o Professor Koyanagi. “Essas descobertas demonstram essa opsina como uma ferramenta promissora de optogenética capaz de detectar luz mesmo nas profundezas de organismos vivos.”
O estudo foi publicado na Células e Ciências Moleculares da Vida.
