Alguns tipos de tordo-do-mar, uma espécie peculiar de peixe que vive no fundo do oceano, utilizam pernas cobertas de papilas gustativas para detectar e desenterrar presas no fundo do mar, segundo novas pesquisas publicadas quinta-feira (26) no periódico Current Biology.
Os tordo-do-mar são tão habilidosos em encontrar presas enquanto caminham pelo fundo do oceano com seus seis apêndices parecidos com pernas que outros peixes os seguem na esperança de pegar algumas presas recém-desenterradas, disseram os autores dos dois novos estudos.
David Kingsley, coautor de ambos os estudos, encontrou o peixe pela primeira vez no verão de 2016, após dar um seminário no Laboratório Biológico Marinho em Woods Hole, Massachusetts. Kingsley é o Professor Rudy J. e Daphne Donohue Munzer no departamento de biologia do desenvolvimento da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford.
Antes de sair para pegar um voo, Kingsley parou em um pequeno aquário público, onde observou os tordos-do-mar e suas delicadas nadadeiras, que lembram asas de pássaros, além dos apêndices parecidos com pernas.
“Os tordos-do-mar em exibição me deixaram completamente impressionado, porque tinham o corpo de um peixe, as asas de um pássaro e várias pernas como um caranguejo”, diz Kingsley em um e-mail. “Nunca tinha visto um peixe que parecia ser feito de partes de corpo de muitos tipos diferentes de animais.”
Kingsley e seus colegas decidiram estudar os tordos-do-mar em um ambiente de laboratório, revelando uma série de surpresas, incluindo as diferenças entre as espécies de tordos-do-mar e a genética responsável por suas características incomuns, como nadadeiras em forma de pernas que evoluíram para funcionar amplamente como órgãos sensoriais.
Os resultados da nova pesquisa mostram como a evolução leva a adaptações complexas em ambientes específicos, como a capacidade dos tordos-do-mar de “sentir” suas presas usando seus apêndices sensíveis e rápidos.
Um animal altamente incomum
As extremidades distintas dos tordos-do-mar são, na verdade, extensões de suas nadadeiras peitorais, segundo a coautora do estudo Amy Herbert, pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Kingsley em Stanford.
“Adotamos o termo ‘pernas’ devido à função marcante de caminhar desses apêndices”, diz Herbert em um e-mail. “No entanto, eles não têm a mesma estrutura que as ‘pernas’ humanas nem estão na mesma posição.”
Outras espécies de peixes têm modificações em suas nadadeiras peitorais ou pélvicas que lhes permitem caminhar ou se equilibrar, mas os tordos-do-mar conseguem mover suas pernas individualmente, o que os torna mais habilidosos em caminhar e cavar, disse Herbert.
“Os tordos-do-mar são um exemplo de uma espécie com uma característica muito incomum e muito nova”, diz Corey Allard, principal autor do estudo, em um comunicado. “Queríamos usá-los como um modelo para perguntar: ‘Como se cria um novo órgão?’” Allard é bolsista de pós-doutorado no departamento de biologia molecular e celular da Universidade de Harvard, onde trabalha no laboratório de Nick Bellono, coautor do estudo e professor de Harvard.
Os pesquisadores levaram alguns tordos-do-mar para o laboratório de Bellono para estudo e para ver se eles conseguiam desenterrar presas enterradas. A equipe observou os peixes alternando entre curtos períodos de natação e caminhada. Eles também foram vistos arranhando a superfície arenosa no fundo dos tanques sem qualquer sinal visual que indicasse onde as presas poderiam estar enterradas.
“Para nossa surpresa, eles eram muito, muito bons nisso e conseguiam até mesmo desenterrar extrato de mexilhão moído e filtrado, e aminoácidos isolados”, afirma Bellono.
Para continuar suas pesquisas, os autores do estudo pediram mais tordos-do-mar, apenas para descobrir que eles representavam uma espécie completamente diferente, com características variadas.
Peixes que caminham geneticamente distintos
Os dois grupos de tordos-do-mar pareciam iguais, mas os peixes recém-chegados não cavavam nem encontravam presas enterradas.
“Desta vez, os novos tordos-do-mar não encontraram nada, apesar de comerem prontamente presas na superfície”, diz Bellono por e-mail. “Achamos que talvez estivéssemos fazendo algo errado, mas descobrimos que acidentalmente recebemos uma espécie diferente.”
A confusão permitiu algumas descobertas fortuitas para os pesquisadores. Os peixes altamente sensíveis que estudaram inicialmente pertenciam à espécie conhecida como tordo-do-mar-do-norte, ou Prionotus carolinus. E os peixes que não possuíam capacidades sensoriais e usavam suas pernas principalmente para caminhar eram os tordo-do-mar-listrados, ou Prionotus evolans.
Os tordos-do-mar que cavavam tinham pernas em forma de pá cobertas por protrusões chamadas papilas, que são semelhantes às papilas gustativas de nossas línguas. Enquanto isso, os tordos-do-mar que não cavavam tinham pernas em forma de bastão, sem papilas.
À medida que os cientistas estudavam os peixes em nível genético e comparavam como suas pernas se desenvolveram ao longo do tempo, perceberam que as espécies que cavam são encontradas apenas em alguns locais, como as águas rasas e arenosas da Nova Inglaterra e da costa atlântica nordeste, o que sugere que os peixes evoluíram essa característica recentemente.
“Acreditamos que as espécies que cavam e as que não cavam estão separadas por cerca de 10 a 20 milhões de anos, o que significa que as papilas devem ter surgido algum tempo depois disso”, disse Allard.
Embora todas as espécies de tordos-do-mar tenham apêndices parecidos com pernas, apenas algumas possuem os órgãos sensoriais macroscópicos que lhes permitem sentir o ambiente, disse Kingsley.
A pesquisa dos autores do estudo revelou que os tordos-do-mar que cavam dependem de um gene regulador chamado tbx3a não apenas para desenvolver suas adaptações especializadas nas nadadeiras, mas também para formar as papilas que os levam a cavar. O gene tbx3 também desempenha um papel no desenvolvimento dos membros em humanos, camundongos, galinhas e outras espécies de peixes, segundo os autores do estudo.
“Este é um peixe que desenvolveu pernas usando os mesmos genes que contribuem para o desenvolvimento de nossos membros e depois reutilizou essas pernas para encontrar presas usando os mesmos genes que nossas línguas usam para sentir o sabor dos alimentos — muito louco”, diz Bellono.
Mas por que apenas alguns dos tordos-do-mar desenvolveram essa habilidade sensorial? Os pesquisadores têm algumas hipóteses.
“Uma delas é que usar as pernas para desenterrar presas enterradas” lhes permite uma nova forma de procurar alimentos que não podiam antes, segundo Herbert. “Outra é que caminhar em vez de nadar em alguns ambientes pode ser mais eficiente em termos de energia para os tordos-do-mar.”
Os tordos-do-mar se destacam entre outros peixes que caminham porque suas nadadeiras peitorais, também chamadas de raios das nadadeiras para caminhada, são altamente articuladas, e sua anatomia esquelética e muscular mostra modificações únicas que permitem que os tordos-do-mar caminhem, segundo Jason Ramsay, professor assistente no departamento de biologia do Rhode Island College. Mas os peixes também possuem adaptações em seu sistema nervoso relacionadas às suas pernas, sugerindo sua função sensorial, de acordo com Ramsay. Ele não participou dos novos estudos.
“Uma pergunta comum é: esses raios de caminhada evoluíram devido a pressões seletivas (adaptativas) que apoiam uma função de caminhada, uma função sensorial, ou uma combinação de ambas”, afirma Ramsay por e-mail. “Esses novos estudos fornecem mais evidências sugerindo que provavelmente foi o último cenário.”
Allard está começando seu próprio laboratório em Harvard, enquanto Herbert está começando um laboratório na Universidade de Chicago. Ambos os pesquisadores disseram estar ansiosos para descobrir os mecanismos exatos por trás da evolução dos apêndices sensoriais dos tordos-do-mar.