Tópico: Olhos rudimentares de verme marinho comprovam evolução

[Fernando Silva]

http://ultimosegundo.ig.com.br/ciencia/olhos+de+verme+marinho+provam+teoria+da+evolucao/n1238153146991.html

Olhos de verme marinho provam teoria da evolução
Olhos rudimentares encontrados em larvas de braquiópodes completaram uma famosa lacuna da teoria de Darwin

The New York Times | 13/03/2011

Charles Darwin considerava a evolução do olho humano como um dos maiores problemas que sua teoria tinha de explicar. Em "A Origem das Espécies", ele escreveu que a ideia de que a seleção natural pudesse produzir um órgão tão complexo "parece, devo admitir, absurda no maior grau possível".

Porém, Darwin dispersou esse aparente absurdo definindo uma série de passos pelos quais a evolução poderia ter ocorrido. Para tornar essa sequência bastante plausível, havia o fato de que algumas das formas de transição descritas por Darwin realmente existiam em invertebrados vivos.

Agora, uma equipe de pesquisadores americanos e europeus relata ter descoberto um olho que poderia representar o primeiro passo dessa evolução. Eles encontraram, na verdade, um globo ocular nadador.

"Este não é o ancestral do olho humano, mas é a primeira vez que tivemos um modelo dele", diz Yale Passamaneck, pesquisador de pós-doutorado na Universidade do Havaí.

Ele e seus colegas relatam a novidade na revista online "EvoDevo".

Os pesquisadores realizaram a descoberta enquanto estudavam uma espécie de braquiópodes, que vivem em conchas, mas são, na verdade, vermes marinhos sem parentesco com os moluscos. Os braquiópodes existem há mais de 500 milhões de anos, mas sua biologia sempre foi um mistério _ incluindo a simples pergunta se eles podem ou não enxergar.

Larvas de braquiópodes com quatro dias, por exemplo, exibem estranhas manchas negras em cada lado da parte frontal de seus corpos. Recentemente, Carsten Luter, biólogo do Museu de História Natural de Berlim, e colegas dissecaram essas manchas em algumas larvas. Eles descobriram que cada mancha era na verdade um par de neurônios, um para capturar luz e outro contendo pigmento. Os neurônios eram ligados a uma massa de mais neurônios, similar a um cérebro, dentro da larva.

Sua anatomia sugeria que as manchas eram olhos simples. Então, Luter entrou em contato com Passamaneck e seus colegas do Havaí, que são especialistas nos genes para fotorreceptores animais.

Os pesquisadores havaianos descobriram que, realmente, havia genes fotorreceptores ativos nas manchas negras.

Para ser completo, Passamaneck verificou se os genes fotorreceptores ficavam ativos em outros estágios.

"Pensei que estaria apenas eliminando essa possibilidade", disse ele.

Aconteceu exatamente o oposto. Passamaneck descobriu que os genes já estavam ativos bem antes, apenas 36 horas depois da fertilização, quando o embrião do braquiópode era meramente uma massa com algumas centenas de células.

O pesquisador ficou desconcertado. "Não existem neurônios nesse estágio", disse ele.

Mesmo assim, ficou claro que a superfície externa daquela massa estava coberta por fotorreceptores.

Para ver se os embriões estavam usando a luz de alguma forma, Passamaneck projetou uma luz em cada lado de uma lâmina com embriões. O embrião do braquiópode é coberto por minúsculos pelos pulsantes, que ele usa para nadar num padrão em espiral. Passamaneck descobriu que, após 20 minutos, o dobro de embriões havia passado para o lado iluminado da lâmina.

Passamaneck e seus colegas sugeriram que as células conseguem detectar a direção da luz por estar ser bloqueada, em algumas direções, pela gema do embrião. Ele consegue, então, usar essa informação para mudar o ritmo de seus pelos.

É possível, segundo Passamaneck, que no curso da evolução, nossos próprios olhos tenham surgido como globos oculares nadadores. Somente mais tarde a função de capturar a luz foi relegada a apenas algumas células, que conseguiam enviar sinais a suas vizinhas. E somente muito tempo depois essas células especialistas começaram a transmitir sinais ao cérebro.

Todd Oakley, da Universidade da Califórnia, especialista na evolução da visão, classificou os resultados como "estimulantes". Mas ele avisa que, só porque o gene fotorreceptor estava ativo no embrião inicial, isso não significa necessariamente que os braquiópodes conseguem ver.

"Outros possíveis mecanismos fotorreceptivos também devem ser estudados e descartados", diz Oakley. "Uma correlação não implica em causalidade".

Passamaneck já está planejando estudos adicionais. Por enquanto, ele continua um pouco atordoado com o que encontrou.

"É como afirmou Yogi Berra [famoso jogador de baseball norte-americano]", disse ele. "Você pode observar muita coisa apenas olhando".
 

[Contini]

Esse podia ir para o "wikky" do CC.

[Geotecton]

Esta notícia vai dar uma incrementada na discussão entre o Buck e o Rafael Augusto.

[Buckaroo Banzai]

Acho que não muito. Mais do que uma questão de "como é possível o olho ter evoluído por seleção natural" é um detalhe mais específico da história disso; o que um ancestral comum dos olhos de vertebrados e não-vertebrados teria em comum de "olho" e que trajetos especificos esses diferentes tipos de olho evoluíram depois da divergência.

Em analogia, se formos comparar com a questão de "como é possível que as pirâmides tenham sido feitas por humanos com tecnologia antiga", seria meio como descobrir que os operários não eram todos escravos, ou não exatamente escravos nem livres, etc, ou que os Maias arrastavam pedras sobre troncos enquanto os egípcios arrastavam pedras diretamente sobre a areia, e coisas do tipo, ou que as técnicas para arrastar pedras não foram desenvolvidas independentemente mas seria algo que já era conhecido desde os ancestrais comuns entre os egípcios e os maias, tendo sido preservado esse tempo todo.

Ciliary photoreceptors in the cerebral eyes of a protostome larva
Yale J Passamaneck, Nina Furchheim, Andreas Hejnol, Mark Q Martindale and Carsten Luter
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EvoDevo 2011, 2:6 doi:10.1186/2041-9139-2-6
Published: 1 March 2011
Abstract (provisional)
Background
Eyes in bilaterian metazoans have been described as being composed of either ciliary or rhabdomeric photoreceptors. Phylogenetic distribution, as well as distinct morphologies and characteristic deployment of different photopigments (ciliary vs. rhabdomeric opsins) and transduction pathways argue for the co-existence of both of these two photoreceptor types in the last common bilaterian ancestor. Both receptor types exist throughout the Bilateria, but only vertebrates are thought to use ciliary photoreceptors for directional light detection in cerebral eyes, while all other invertebrate bilaterians studied utilize rhabdomeric photoreceptors for this purpose. In protostomes, ciliary photoreceptors that express c-opsin have been described only from a non-visual deep-brain photoreceptor. Their homology with vertebrate rods and cones of the human eye has been hypothesized to represent a unique functional transition from non-visual to visual roles in the vertebrate lineage.

Results
To test the hypothesis that protostome cerebral eyes employ exclusively rhabdomeric photoreceptors, we investigated the ultrastructure of the larval eyes in the brachiopod Terebratalia transversa. We show that these pigment-cup eyes consist of a lens cell and a shading pigment cell, both of which are putative photoreceptors, deploying a modified, enlarged cilium for light perception, and have axonal connections to the larval brain. Our investigation of the gene expression patterns of c-opsin, Pax6 and otx in these eyes confirms that the larval eye spots of brachiopods are cerebral eyes that deploy ciliary type photoreceptors for directional light detection. Interestingly, c-opsin is also expressed during early embryogenesis in all potential apical neural cells, becoming restricted to the anterior neuroectoderm, before expression is initiated in the photoreceptor cells of the eyes. Coincident with the expression of c-opsin in the presumptive neuroectoderm, we found that middle gastrula stage embryos display a positive photoresponse behavior, in the absence of a discrete shading pigment or axonal connections between cells.

Conclusions
Our results indicate that the dichotomy in the deployment of ciliary and rhabdomeric photoreceptors for directional light detection is not as clear-cut as previously thought. Analyses of brachiopod larval eyes demonstrate that the utilization of c-opsin expressing ciliary photoreceptors in cerebral eyes is not limited to vertebrates. The presence of ciliary photoreceptor-based eyes in protostomes suggests that the transition between non-visual and visual functions of photoreceptors has been more evolutionarily labile than previously recognized, and that co-option of ciliary and rhabdomeric photoreceptor cell types for directional light detection has occurred multiple times during animal evolution. In addition, positive photoresponse behavior in gastrula stage embryos suggests that a discrete shading pigment is not requisite for directional photoreception in metazoans. Scanning photoreception of light intensities mediating cell-autonomous changes of ciliary movement may represent an ancient mechanism for regulating locomotory behavior, and is likely to have existed prior to the evolution of eye-mediated directional light detection employing axonal connections to effector cells and a discreet shading pigment.

The complete article is available as a provisional PDF. The fully formatted PDF and HTML versions are in production.

http://www.evodevojournal.com/content/2/1/6/abstract

[Victor Pax]

Engraçado, eu sempre consegui "enxergar"  uma gradação no desenvolvimento dos olhos dos animais mais basais até os mais derivados, indo dos sensores fotosensíveis, passando pela encefalização, o aperfeiçoamento tanto dos receptores de luz/sombra até os mais desenvolvidos quanto das estruturas envolvidas.

[Zen]

Olha eu vou dizer uma coisa, até onde eu aprendi na faculdade nós bem como todos os mamíferos descendemos mais primitivamente do grupo dos Cnidários (oposições?), e bem, a Ordem dos Cubozoários tem representantes com olhos simples. Logo, nada mais natural.

Outro detalhe é que esse “ainda que pareça estranho” não tem nada haver, evolução é aleatória cara, entropia, achar que é estranho é permitido, mas a evolução é o que é, a gente a descobre e aprende a compreende-la mas não dita o que ela é. Em biologia somos pesquisadores e não criadores. No máximo criamos as metodologias, teorias e esquemas, mas não ditamos a evolução, isso seria lamarckismo, criacionismo... Achei tudo isso meio estranho da forma que foi apresentado, na boa...