Às vezes, espécies diferentes chegam sozinhas à mesma solução biológica, o que é chamado de evolução paralela. Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka (OMU) descobriram que as libélulas detectam a luz vermelha da mesma forma que os mamíferos, incluindo os humanos. Dado que 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 básicos, cada um sintonizado nos comprimentos de onda azul, verde ou vermelho, que juntos fornecem visão colorida.
As libélulas se destacam entre os insetos pela capacidade de detectar a luz vermelha. Uma equipe de pesquisa liderada pelos professores Mitsumasa Kayanaga e Akihisa Terakita da Escola de Pós-Graduação em Ciências da OMU descobriu uma opsina específica em libélulas que responde à luz com um comprimento de onda de 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 Terracotta. “As libélulas provavelmente enxergam mais profundamente na luz vermelha do que a maioria dos insetos.”
Por que a visão vermelha profunda é importante para as libélulas
Os cientistas levantaram a hipótese de que essa sensibilidade aumentada ajuda as libélulas a encontrar parceiros. Para explorar esta ideia, analisaram a refletância, que mede a quantidade de luz que uma superfície reflete. Nas libélulas, a luz refletida desempenha um papel fundamental na forma como os indivíduos se olham.
Suas medições revelaram diferenças claras entre homens e mulheres na forma como refletem a luz do vermelho ao infravermelho próximo. Isto sugere que os machos podem confiar nessas dicas visuais sutis para identificar rapidamente as fêmeas durante o voo.
Um estranho caso 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 que sugere 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.
Projetando Dragonfly Vision para uso médico
A equipe também descobriu um detalhe importante que poderia tornar a descoberta útil em engenharia e medicina. Eles identificaram um único local na proteína opsina que determina como ela responde à luz. Ao mudar 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 responde a comprimentos de onda ainda mais longos e demonstraram que as células contendo essa opsina modificada poderiam ser ativadas pela luz infravermelha próxima.
Aplicações potenciais em optogenética
Este trabalho pode ser particularmente valioso na optogenética, um campo que utiliza proteínas sensíveis à luz para controlar e estudar células em tecidos vivos. Como a luz de comprimento de onda mais longo pode 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, fomos capazes de mudar ainda mais a sensibilidade da opsina do infravermelho próximo modificada das libélulas Gomphidae para comprimentos de onda mais longos e confirmamos que a opsina do infravermelho próximo modificada pode desencadear respostas celulares em resposta à luz do infravermelho próximo, “disse o professor Kayanagi. “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.
