O que as sanguessugas revelam sobre o movimento

Helen Mendes Lima traduziu este artigo.

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Quando Lidia Szczupak percebeu que sua pesquisa havia chegado a um impasse, recorreu à sanguessuga medicinal Hirudo verbana para encontrar uma saída. 

Na época, ela estudava como os neurônios influenciam as características das fibras musculares rápidas e lentas em sapos. “Foi um verdadeiro fracasso”, diz Szczupak, professora do Departamento de Fisiologia e Biologia Celular e Molecular da Universidad of Buenos Aires. O trabalho envolvia o cultivo de células obtidas de fibras musculares dissecadas de animais coletados na natureza. Mas, devido ao contexto sociopolítico da Argentina na época, ela não dispunha da infraestrutura nem das ferramentas necessárias para conduzir esses estudos, e as culturas frequentemente sofriam contaminação. “Foi um período muito difícil [para a ciência na Argentina]”, afirma, ao relembrar sua frustração. 

Mas então ela conheceu John Nicholls, neurocientista da Stanford University e autor do livro “Neurobiology of the Leech” (Neurobiologia da Sanguessuga), que defende a ideia de que esses invertebrados hematófagos são um modelo útil para estudar a base neural da locomoção, entre outros fenômenos complexos. Nicholls inspirou Szczupak a fazer um curso sobre o animal no Marine Biological Laboratory e, convencida do potencial da sanguessuga, ela mudou seu organismo-modelo de estudo.

As sanguessugas têm 21 segmentos medianos, ou gânglios, cada um com seu próprio conjunto de neurônios sensoriais e motores, sendo que “cada segmento é exatamente igual ao seguinte”, diz Szczupak. Além disso, “os movimentos são muito claros; os neurônios são enormes e fáceis de estudar”. A simplicidade desse plano corporal e motor facilita a manipulação de neurônios e circuitos para descobrir como eles contribuem para o movimento.

Por exemplo, Szczupak descobriu que, mesmo sem cérebro ou estímulos sensoriais, gânglios individuais podem produzir atividade motora rítmica e se coordenar entre si, formando uma rede global que impulsiona o movimento. Mas o movimento também é controlado localmente: cada segmento usa sinais inibitórios para modular a atividade dos neurônios motores, moldando fases específicas do rastejamento, segundo ela e sua equipe relataram no início deste ano.

Szczupak conversou com a The Transmitter sobre como as sanguessugas mantêm o equilíbrio, os movimentos que realizam sem depender do cérebro e o que sua simplicidade pode oferecer à neurociência.

Esta entrevista foi editada para fins de concisão e clareza.

The Transmitter: O que torna as sanguessugas um bom modelo para o estudo do sistema nervoso?

Lidia Szczupak: O diferencial da sanguessuga é que ela apresenta padrões motores muito claros, que podem ser estudados no nível de um único segmento, porque um segmento realiza a mesma ação que o seguinte. Ao obter informações sobre um segmento, você obtém informações sobre o organismo como um todo. Mas, para sobreviver e se deslocar pelo ambiente, o animal precisa coordenar esses segmentos.

TT: Em qual aspecto específico do controle motor você está interessada?

LS: As sanguessugas se movimentam nadando na água ou rastejando sobre superfícies. Para isso, o animal precisa gerar um padrão motor em que cada segmento se alonga e se contrai. Esse processo ocorre em um segmento, mas precisa ser coordenado em uma organização anteroposterior, de modo que todo o corpo do animal se contraia e se alongue de forma coordenada. Eu estudo como o sistema nervoso coordena os sinais que permitem ao animal se movimentar.

TT: O que você descobriu sobre como as sanguessugas se movimentam?

LS: O animal organiza seus movimentos levando em conta as medidas necessárias para manter o equilíbrio. Ele alonga a parte anterior do corpo, mas mantém o centro de massa na parte posterior até chegar a uma posição que considere segura; só então desloca seu centro de massa. O animal não está simplesmente se alongando e se contraindo de forma mecânica, sem considerar nada além da repetição do movimento.

TT: Como o sistema nervoso coordena esse movimento?

LS: Poderíamos imaginar que o cérebro coordenaria todos os gânglios. Descobrimos que não é isso que acontece. Muitos dos sinais de coordenação são produzidos pela cadeia de gânglios sem a participação do cérebro. Em seguida, os sinais que produzem essa coordenação são enviados para a frente e para trás. Embora o animal avance seu movimento da região anterior para a posterior, é como se os gânglios anteriores dissessem aos posteriores o que fazer, mas os gânglios posteriores também dissessem aos anteriores: “Não iniciem seu movimento antes que eu termine o meu”.

TT: Qual é o tamanho da comunidade de pesquisadores que estudam sanguessugas, e que outras questões esses animais ajudam a investigar?

LS: Na época em que realizei meu pós-doutorado, a comunidade era pequena, mas ativa. Infelizmente, hoje o número de laboratórios que usam a sanguessuga para estudar princípios neurofisiológicos é muito, muito pequeno. Muitos pesquisadores da área se aposentaram, incluindo meu orientador de pós-doutorado, William Kristan. Há um grupo no México que estuda como as células liberam neurotransmissores, mas é uma tarefa difícil, especialmente devido à falta de ferramentas genéticas. Neste momento, a ciência em geral na Argentina enfrenta muitas dificuldades; e a pesquisa com sanguessugas é ainda mais difícil.

TT: Que ferramentas ajudariam os pesquisadores que estudam sanguessugas?

LS: Um grande avanço seria conseguir fazer com que os neurônios expressem sensores de cálcio. Em Drosophila, isso é trivial – você consegue fazer qualquer célula expressar esses sensores. Nas sanguessugas, isso é muito difícil porque seus embriões são muito pequenos e nunca foram cultivados fora de seus casulos, o que dificulta a injeção de reagentes.

TT: O que você acha que as sanguessugas podem oferecer à neurociência?

LS: Se você quer entender como as redes realmente funcionam, precisa de um animal no qual sua hipótese possa ser testada de maneira muito direta. As ferramentas que temos hoje na neurociência são muito poderosas para coletar quantidades enormes de informações sobre neurônios, mas é como ir a um café, instalar sensores de som e tentar entender sobre o que a sociedade está falando a partir do ruído de várias conversas ao mesmo tempo. Com a sanguessuga, você pode se sentar à mesa e ouvir sobre o que é a conversa.