As aves enchem o céu, as florestas e as planícies abertas com formas de locomoção muito distintas. Umas passam horas a planar ou conseguem pairar com uma precisão impressionante. Outras, pelo contrário, nunca chegam a levantar voo.
Quando as observamos, estas diferenças parecem evidentes - mas a verdadeira explicação começa muito mais cedo, ainda dentro do ovo.
Um novo estudo indica que um pequeno desvio no momento em que certos processos ocorrem durante o desenvolvimento embrionário pode determinar se uma ave irá voar ou permanecer no chão.
O voo começa dentro dos ovos
Um beija-flor e um emu têm um antepassado remoto em comum, mas a forma como vivem não podia ser mais diferente.
Um consegue pairar no ar enquanto se alimenta de néctar; o outro está adaptado a correr em terra firme com pernas robustas. A origem deste contraste está na maneira como o corpo se organiza antes do nascimento.
Para compreender essa diferença, investigadores da Kyushu University analisaram embriões de galinha e de emu.
A equipa centrou-se numa única estrutura do peito que é crucial para o voo.
A diferença no esterno
O osso do peito - o esterno - conta uma parte essencial desta história. Nas aves que voam, o esterno apresenta uma crista chamada quilha. Essa quilha cria espaço e suporte para músculos de voo volumosos, responsáveis por impulsionar as asas.
Nas aves não voadoras, como os emus, o esterno permanece plano. Sem quilha, não existe uma base sólida para os músculos das asas. Assim, a ave não consegue voar.
Seung June Kwon, estudante de pós-graduação na Graduate School of Systems Life Sciences da Kyushu University, é o primeiro autor do estudo.
“Birds have evolved many clever designs for flight,” disse Kwon. “People see the wings, but the hidden bones are just as important.”
Os embriões no início são semelhantes
A equipa identificou um resultado inesperado: nas fases iniciais, os embriões de galinha e de emu são quase indistinguíveis.
As células que irão dar origem ao esterno surgem no mesmo local e ao mesmo tempo. Deslocam-se na mesma direcção. Unem-se no centro e iniciam a formação de cartilagem de forma semelhante.
Até determinado ponto do desenvolvimento, não há sinais claros que permitam prever qual deles irá voar e qual ficará no solo.
O ponto de viragem
A divergência surge mais tarde, numa fase designada por estádio 36. É aqui que os trajectos se separam.
Nos embriões de galinha, as células na margem inferior do esterno continuam a dividir-se. Mantêm-se activas e prolongam o crescimento.
Este crescimento empurra a estrutura para fora e dá origem à quilha.
Nos embriões de emu, as mesmas células deixam de se dividir mais cedo. Transformam-se em células de cartilagem estáveis. O crescimento abranda e o esterno mantém-se plano.
Um sinal de crescimento determinante
Para perceber o que controla esta mudança, os investigadores aprofundaram a análise e examinaram a actividade genética nas células críticas situadas na extremidade do esterno.
A equipa concluiu que uma via de sinalização chamada TGF beta tem um papel central. Esta via ajuda a regular o crescimento celular e o desenvolvimento.
Nas galinhas, o TGF beta mantém-se activo durante mais tempo nessas células-chave. Nos emus, desliga-se mais cedo.
O mesmo começo, outra cadência
Nas fases iniciais, ambas as espécies recorrem à mesma via. Ambas dependem do TGF beta durante o período em que as duas metades do esterno se encontram.
A diferença está no calendário. Nos emus, o sinal termina pouco depois dessa etapa. Nas galinhas, prolonga-se e promove um crescimento adicional.
“What we are seeing here is heterochrony, where a small shift in developmental timing leads to a major anatomical change,” explicou o coautor Yuji Atsuta.
“Chickens and emus shared a common ancestor around 100 million years ago, yet their different breastbones come down to two developmental stages in one signaling pathway.”
“It’s a very small difference, but it determines the presence or absence of the keel, and ultimately whether a bird can fly.”
Testes com células em laboratório
Para validar as conclusões, a equipa cultivou em laboratório aglomerados de células do esterno de ambas as espécies.
Quando adicionaram TGF beta, as células aumentaram de tamanho e dividiram-se mais. Ao bloquearem o sinal, o crescimento abrandou de forma acentuada.
Isto demonstrou que as células de emu continuam a responder ao sinal. Têm capacidade para formar uma quilha.
A questão é que, durante o desenvolvimento, simplesmente não recebem esse sinal durante tempo suficiente.
Experiências em embriões
Os investigadores testaram também esta ideia em embriões vivos de galinha. Colocaram pequenas contas com uma substância química que bloqueia o TGF beta perto do esterno em formação.
O resultado foi inequívoco: no lado tratado desenvolveu-se uma quilha mais pequena, enquanto o lado não tratado cresceu normalmente.
Numa outra experiência, foi alterado o receptor de TGF beta em determinadas células. Essas células não conseguiram deslocar-se para a região da quilha e não contribuíram para o seu crescimento.
Ligações à saúde humana
Este trabalho não se limita às aves. Pode também ajudar a compreender certas condições humanas relacionadas com o peito.
Algumas pessoas nascem com formatos do esterno que se curvam para dentro ou para fora. Estas condições afectam um número significativo de indivíduos.
Em alguns destes casos, surgem mutações em genes associados à sinalização TGF beta. O estudo sugere que alterações nesta via, durante o desenvolvimento inicial, podem influenciar a forma como o esterno humano se forma.
Evolução guiada pelo tempo
O estudo reforça uma ideia simples, mas poderosa: a evolução nem sempre precisa de genes novos. Por vezes, basta mudar o momento em que os genes actuam.
Uma pequena alteração no tempo pode produzir diferenças grandes na estrutura corporal. Este princípio, chamado heterocronia, aparece em muitas espécies.
Nas aves, o efeito é particularmente claro. Um ligeiro atraso ou prolongamento de um sinal de crescimento pode moldar o peito, mudar o suporte muscular e decidir se uma ave voa ou corre.
Os investigadores sublinharam que ainda existem questões por esclarecer. Continua a ser desconhecido por que razão o sinal de TGF beta se interrompe mais cedo nos emus.
Trabalhos futuros poderão procurar regiões genéticas que controlam este timing. Estudar aves com características extremas, como os beija-flores, pode trazer respostas adicionais.
Um relógio que molda o voo
No final, tudo se resume a um relógio biológico. Numa espécie, esse relógio funciona durante mais tempo e constrói uma quilha suficientemente robusta para o voo. Noutra, pára mais cedo e origina um peito plano, ajustado a uma vida em terra.
“I’ve had Korean samgye-tang countless times without noticing the keel,” disse Kwon. “It’s exciting to understand how this tiny thing determines whether a bird can defy gravity.”
“Skeletal diversity underlies how animals move and live, so understanding what shapes it matters well beyond birds,” observou Atsuta.
“If you’ve ever had yagen-nankotsu at a Japanese yakitori restaurant, that’s young chicken breast cartilage. Next time you enjoy some, we’d be delighted if you think of our study.”
Uma mudança mínima no momento certo pode provocar uma alteração enorme na forma de viver. Nas aves, é isso que traça a fronteira entre o céu e o chão.
Comentários
Ainda não há comentários. Seja o primeiro!
Deixar um comentário