Espécies diferentes às vezes chegam sozinhas à mesma solução biológica, um fenômeno chamado evolução paralela. Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka (OMU) descobriram agora que a forma como as libélulas detectam a luz vermelha é muito semelhante à forma como os mamíferos, incluindo os humanos, a detectam. Como muitas tecnologias médicas dependem da luz vermelha, as descobertas podem ter implicações muito além da biologia dos insectos.
A visão humana depende de proteínas do olho chamadas opsinas. Essas proteínas nos permitem perceber cores diferentes. Temos três tipos principais, cada um sintonizado nos comprimentos de onda azul, verde ou vermelho, que juntos permitem a visão colorida.
As libélulas se destacam entre os insetos pela capacidade de detectar a luz vermelha. Uma equipe de pesquisa liderada pelos professores Mitsumasa Koyanagi e Akihisa Terakita da Escola de Pós-Graduação em Ciências da OMU descobriu uma opsina específica em libélulas que responde à luz em torno de 720 nm. Este comprimento de onda está além do vermelho mais profundo que os humanos normalmente podem ver.
“Este é um dos pigmentos visuais mais sensíveis ao vermelho descobertos até agora”, disse o professor Terokita. “As libélulas podem ver uma luz vermelha mais profunda do que a maioria dos insetos.”
Por que a visão vermelha é importante para as libélulas
Os cientistas propõem que esta sensibilidade aumentada ajuda as libélulas a encontrar parceiros. Para explorar esta ideia, eles examinaram a refletância, que se refere à quantidade de luz refletida por uma superfície. Nas libélulas, a luz refletida desempenha um papel fundamental na forma como os indivíduos se apresentam uns aos outros.
Suas medições mostraram diferenças claras na forma como machos e fêmeas refletem a luz vermelha até o infravermelho próximo. Isto sugere que os machos podem confiar nessas dicas visuais sutis para identificar rapidamente as fêmeas enquanto voam.
Um caso surpreendente de evolução paralela
“Surpreendentemente, a opsina vermelha da libélula detecta a luz vermelha pelo mesmo mecanismo que as opsinas vermelhas em mamíferos, incluindo humanos. Este foi um resultado inesperado, sugerindo que o mesmo processo evolutivo ocorreu independentemente em linhagens distantemente relacionadas”, disse o primeiro autor Ryu Sato, um estudante de pós-graduação.
Embora os insectos e os mamíferos sejam parentes muito distantes, ambos parecem ter chegado à mesma estratégia molecular para detectar a luz vermelha.
Visão Dragonfly de engenharia para uso médico
A equipe também descobriu um detalhe importante que poderia tornar a descoberta útil em tecnologia e medicina. Eles identificaram uma localização na proteína opsina que determina como ela responde à luz. Ao modificar esta posição, eles conseguiram mudar ainda mais a sensibilidade da proteína para comprimentos de onda mais longos, mais próximos da faixa infravermelha.
Eles então projetaram uma proteína que respondia a comprimentos de onda mais longos e demonstraram que as células contendo essa opsina modificada poderiam ser ativadas pela luz infravermelha próxima.
Aplicações potenciais em optogenética
Este trabalho será particularmente valioso no campo da optogenética, um campo que utiliza proteínas sensíveis à luz para controlar e estudar células em tecidos vivos. Como comprimentos de onda de luz mais longos podem penetrar mais profundamente no corpo, as proteínas que respondem à luz infravermelha próxima podem permitir que os pesquisadores alcancem células que de outra forma seriam difíceis de alcançar.
“Neste estudo, conseguimos mudar ainda mais a sensibilidade da opsina do infravermelho próximo modificada das libélulas para comprimentos de onda mais longos e confirmamos que a opsina do infravermelho próximo modificada pode induzir as células a responder à luz do infravermelho próximo”, disse o professor Koyanagi. “Essas descobertas sugerem que esta opsina é uma ferramenta optogenética promissora, capaz de detectar luz mesmo nas profundezas de um organismo”.
O estudo foi publicado em Ciências da Vida Celulares e Moleculares.
