Descoberto ‘computador’ semelhante a um relógio dentro de organismo microscópico sem cérebro

Pequenas criaturas unicelulares obviamente não têm espaço para um cérebro que lhes diga como se mover de maneiras complexas, então, para se locomover, elas geralmente rolam, deslizam ou nadam.

Mas os habitantes microscópicos de lagos chamados Euplotes eurystomus dominaram uma maneira de andar sem cérebro – correndo como insetos, com seus 14 pequenos apêndices.

Eles parecem se mover um pouco como as esculturas cinéticas projetadas pelos holandeses chamadas Strandbeasts , com conexões semelhantes a um relógio que os percorrem através de um padrão de estados definidos que podem ser ajustados em resposta ao ambiente.

“Parecia haver essa lógica sequencial acontecendo com os movimentos”, diz o biofísico Ben Larson, da Universidade da Califórnia, San Francisco (UCSF). “Eles não eram aleatórios e começamos a suspeitar que havia algum tipo de processamento de informações acontecendo.”

Esses protozoários – organismos unicelulares com características semelhantes a animais – têm 14 feixes de cílios mesquinhos que funcionam juntos como pernas chamadas cirros. Eles podem usar esses cirros para nadar e andar enquanto caçam ativamente suas presas.

Larson e colegas capturaram imagens microscópicas desses pequenos predadores para estudar seus movimentos em câmera lenta. Os pesquisadores identificaram 32 combinações diferentes de movimentos das pernas e descobriram que certas combinações eram mais propensas a se seguirem.

Os cirros são feitos de fibras de tubulina, como o resto das estruturas de andaimes da célula (seu citoesqueleto). Essas fibras também atuam como uma estrutura de suporte entre os diferentes cirros, de modo que também funcionam como uma espécie de comunicação mecânica.

” Euplotes usa essas conexões para facilitar um movimento de caminhada elaborado”, explica o biofísico da UCSF Wallace Marshall.

A modelagem por computador revelou que a tensão e a tensão nas fibras ditavam qual padrão definido de posições dos cirros era possível em cada momento. Alguns cirros armazenam estresse em diferentes estágios da marcha; quando esse estresse é liberado, ele impulsiona a célula a avançar para o próximo estado, causando uma transição cíclica entre esses estados.

“O fato de os apêndices do Euplote estarem se movendo de um estado para outro de forma não aleatória significa que este sistema é como um computador rudimentar”, diz Marshall.

Quando os pesquisadores expuseram o Euplotes a uma droga que interrompe as reações sincrônicas das fibras de tubulina, ele desregula a marcha da célula, fazendo com que as pobres criaturas andem em círculos fúteis.

Sua marcha ainda permanecia regular, mas não era mais coordenada de uma maneira que permitisse um movimento efetivo. As conexões mecânicas entre os apêndices não podiam mais ser encerradas e redefinidas para manter a célula funcionando.

Então, em vez de cérebros e nervos, essas criaturas unicelulares são controladas por redes de moléculas sinalizadoras. Vimos anteriormente como esses sistemas podem alcançar comportamentos surpreendentemente complexos em micróbios, como tomada de decisão , aprendizado e navegação em labirintos .

“Este é um fenômeno biológico realmente fascinante em si, mas também pode destacar processos computacionais mais gerais em outros tipos de células”, diz Larson.

Ainda há muito mais para entender sobre o funcionamento mecanicista desse sistema locomotor, mas agora podemos adicionar caminhadas à lista de exemplos de como processos moleculares aleatórios podem ser aproveitados para criar comportamentos sequenciais.

Esta pesquisa foi publicada na Current Biology

Leia o artigo original (em inglês) aqui