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Flagra de águas-vivas cochilando dá dicas sobre origem do sono

Criatura marinha sem cérebro é o mais simples organismo que busca dormir

Shutterstock
O propósito e as origens evolutivas do sono estão entre os maiores mistérios na neurociência. Todo animal complexo, desde a mais singela mosca à maior baleia azul, dorme - e ainda assim os cientistas não conseguem explicar por que qualquer organismo se permitiria ficar vulnerável a predadores e incapaz de comer ou acasalar durante uma grande parte do dia. Agora, pesquisadores demonstraram pela primeira vez que até mesmo organismos sem cérebro - no caso, uma espécie de água-viva - mostram um comportamento parecido com o ato de dormir, sugerindo que as origens do sono são muito mais primitivas do que se pensava.

Os pesquisadores observaram que a taxa na qual a água-viva Cassiopea pulsava seu corpo diminuía um terço durante a noite. Além disso, os animais ficavam muito mais lentos para responder a estímulos externos, como alimento ou movimentos, nesse período. Quando privadas de seu descanso noturno, as águas-vivas se mostravam menos ativas no dia seguinte.

“Todos com quem conversamos têm uma opinião quanto a se águas-vivas dormem ou não. Isso realmente nos empurra para lidar com a questão da natureza do sono”, diz Ravi Nath, principal autor do artigo e geneticista molecular no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena. O estudo foi publicado em 21 de setembro na revista científica Current Biology.

“Este trabalho fornece evidências convincentes do quão cedo na evolução um estado similar ao sono evoluiu”, diz Dion Dickman, neurocientista na Universidade do Sul da Califórnia em Los Angeles.

Sono sem sentido

Nath está estudando o sono no verme Caenorhabditis elegans, mas sempre que apresentava seu trabalho em conferências de pesquisa outros cientistas zombavam da ideia de que um animal tão simples poderia dormir. A questão fez Nath pensar: o quão simples deve ser o sistema nervoso de um animal para que ele careça da habilidade de dormir? A obsessão de Nath logo contagiou Michael Abrams e Claire Bedbrook, seus amigos e colegas doutorandos na Caltech. Abrams trabalha com águas-vivas e sugeriu que uma dessas criaturas seria um organismo modelo adequado, pois elas possuem neurônios, mas não um sistema nervoso central. Em vez disso, os neurônios das águas-vivas se conectam em uma rede neural descentralizada.

As águas-vivas Cassiopea, em particular, chamaram a atenção do trio. Apelidada de água-viva de ponta cabeça devido ao hábito de sentar no fundo do mar com a parte superior de seu corpo, com seus tentáculos acenando para cima, a Cassiopea raramente se move por conta própria. Isso tornou mais fácil para os pesquisadores projetarem um sistema automatizado que utiliza imagens em vídeo para rastrear a atividade de pulsação do corpo. Para fornecer evidências do comportamento semelhante ao sono na Cassiopea (ou qualquer outro organismo), os pesquisadores precisavam mostrar um período rapidamente reversível de diminuição da atividade - ou quiescência - com menor responsividade a estímulos. O comportamento também deveria ser conduzido por uma necessidade de dormir a que aumentasse tanto quanto fosse maior o tempo que o animal passasse acordado, para que um dia de sono reduzido fosse seguido de um aumento de repouso.

Outros pesquisadores já haviam documentado uma queda noturna na atividade em outras espécies de águas-vivas, mas nenhum estudo prévio mostrou os demais aspectos associados ao comportamento do sono. Em um tanque de 35 litros, Nath, Abrams e Bedbrook rastrearam os pulsos do corpo da Cassiopea ao longo de seis dias e noites e descobriram que a taxa - a qual possui uma média de um pulso por segundo por dia - caía quase um terço à noite. Também documentaram períodos noturnos de 10 a 15 segundos livres de pulsos, o que não acontecia durante o dia.

Noite agitada

Na ausência de um alarme para águas-vivas, os cientistas usaram um petisco de camarão e ostra para tentar despertar a Cassiopea de seu cochilo. Quando derrubavam comida no tanque durante a noite, os animais respondiam voltando ao padrão de atividade diurno. A equipe utilizou a preferência das águas-vivas de sentarem em superfícies sólidas para testar se a Cassiopea em repouso tinha uma resposta atrasada aos estímulos externos. Eles levantaram lentamente a água-viva do fundo do tanque usando uma tela, depois a tiraram debaixo do animal, deixando a água-viva flutuando na água. Demorou mais tempo para a criatura começar a pulsar e se reorientar quando isso aconteceu à noite do que durante o dia. Se o experimento fosse imediatamente repetido à noite, a água-viva responderia como se fosse dia. Por fim, quando a equipe forçou a Cassiopea durante toda uma noite, mantendo-a acordada com repetidos pulsos de água, encontraram uma queda de 17% em sua atividade no dia seguinte.

“Este trabalho mostra que o sono é muito mais antigo do que pensávamos. A simplicidade desses organismos abre as portas para entender por que o sono evoluiu e o que ele faz”, diz Thomas Bisch, biólogo evolutivo da Universidade Kiel na Alemanha. “O sono pode ser retroceder até esses pequenos metazoários - o quão mais longe isso vai?”, ele pergunta.

É isso que Nath, Abrams e Bedbrook querem descobrir. Em meio ao desafio de terminar suas teses de doutorado, começaram a procurar por genes antigos que pudessem controlar o sono, na esperança de que isso talvez fornecesse pistas sobre o porquê de o sono ter surgido originalmente.

Carrie Arnold, Nature

Este artigo é reproduzido com permissão e foi originalmente publicado em 21 de setembro de 2017.
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