Uma equipe da Universidade de Genebra mostra como produzir Hydras de duas cabeças e donuts simplesmente aplicando pressão em seus corpos.
A Hydra é uma pequena espécie aquática encontrada em lagoas e lagos de água doce. Este animal fascina os cientistas pela sua capacidade de regenerar a cabeça ou as patas quando são decepadas. No entanto, ao contrário do seu primo mitológico, tem apenas uma cabeça. Uma equipa da Universidade de Genebra demonstrou que é possível produzir uma Hidra de duas cabeças simplesmente aplicando pressão no seu corpo depois de lhe cortar a cabeça. Com método semelhante, a equipe também mostra como produzir tecidos em formato de donut. Este estudo demonstra como restrições mecânicas externas podem modificar os pontos de simetria do corpo e influenciar o seu desenvolvimento. Estas simetrias, presentes em outras espécies animais mais complexas, poderiam desempenhar um papel importante na evolução. O estudo completo está disponível em Avanços da Ciência.
Na mitologia grega, a Hidra é um monstro de nove cabeças morto por Hércules, cujas cabeças voltam a crescer assim que são cortadas. Descoberta no século XVIII, Hydra é também o nome dado a uma pequena criatura aquática da família das águas-vivas, que vive nas calmas águas doces de lagos e lagoas. Medindo apenas alguns milímetros, possui um pé e uma cabeça equipada com finos tentáculos. Seus extraordinários poderes regenerativos lhe valeram o nome de seu homônimo mitológico.
Quando uma Hydra é cortada perpendicularmente ao eixo do corpo (entre o pé e a cabeça), ela se regenera para formar uma nova cabeça. Ao comprimir suavemente o tecido que regenera a cabeça, uma equipe liderada por Aurélien Roux, professor do Departamento de Bioquímica da Escola de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências da Universidade de Genebra, conseguiu induzir mecanicamente a formação de duas cabeças viáveis. Hidra. Um fenômeno que nunca havia sido observado antes.
Hidra de duas cabeças, produzida pressionando o corpo decepado do animal, capturando artêmia introduzida no ambiente para alimentação.
Defeitos topológicos
“Dentro da Hidra, os filamentos de actina estão dispostos paralelamente ao longo do eixo pé-cabeça e convergem na cabeça para formar um 'defeito topológico' na rede de actina”, explica Yamini Ravichandran, pós-doutorado na equipe de Aurélien Roux e primeiro autor do o estudo. “Nosso trabalho mostra que esses defeitos topológicos na ordem de ação desempenham um papel central na regeneração da cabeça, atuando como organizadores mecânicos”.
Ao aplicar uma leve pressão ao longo do corpo decepado da Hidra usando um gel de ágar durante quatro dias, os cientistas induziram dois defeitos topológicos, levando à formação de duas cabeças. Para testar se um defeito cria uma cabeça, os pesquisadores pretendiam remover os defeitos e ver se o animal ainda poderia se regenerar. No entanto, existe uma restrição difícil de superar, que é a topologia. As linhas paralelas em uma esfera sempre criam dois defeitos, os pólos da esfera. Para remover os defeitos, a pressão paralela aos filamentos de actina faz com que esses defeitos se fundam e desapareçam, formando um tecido “donut” incapaz de regenerar uma cabeça e eventualmente morrer de fome. A topologia do donut é única por ser a única que não aceita defeitos e uma estrutura ausente na biologia animal.
Hydra é um modelo valioso devido à sua rede de actina facilmente observável, mas os resultados obtidos são aplicáveis muito além desta espécie. Até agora, não é bem compreendido como as células e os tecidos coordenam as forças que moldam os organismos. O conceito proposto é que a genética determina o destino das células, que por sua vez dita as forças que moldam o tecido. Este estudo mostra que fatores genéticos e a mecânica dos tecidos estão acoplados – e, portanto, agindo no mesmo nível – para formar uma cabeça adequada na Hydra. Como aponta Aurélien Roux, “estes resultados oferecem novos insights sobre os sinais mecânicos que orientam a reparação e regeneração dos tecidos, com implicações potenciais para a compreensão da morfogênese em outros organismos”.
Vídeo de microscopia de fluorescência mostrando a regeneração de tecido seccionado em uma hidra de duas cabeças. As fibras musculares ordenadas são visíveis.
Vídeo de microscopia de fluorescência mostrando a geração de um tecido seccionado em forma de anel que não se regenera. As fibras musculares ordenadas são visíveis.
