Both insectos e crustáceos possuem estruturas cerebrais em forma de cogumelo conhecidas nos insectos como sendo necessárias para a aprendizagem, memória e possivelmente negociação de ambientes tridimensionais complexos, de acordo com o estudo, liderado pelo neurocientista da Universidade do Arizona Nicholas Strausfeld.
A investigação, publicada na revista de acesso aberto eLife, desafia uma crença generalizada na comunidade científica de que estas estruturas cerebrais — chamadas “corpos de cogumelos” — estão manifestamente ausentes dos cérebros dos crustáceos.
Em 2017, a equipa de Strausfeld relatou uma análise detalhada dos corpos de cogumelos descobertos no cérebro do camarão mantis, Squilla mantis. No artigo actual, o grupo fornece provas de que as características neuro-anatómicas que definem os corpos dos cogumelos – em tempos pensados como sendo uma característica evolutiva própria dos insectos – estão presentes entre os crustáceos, um grupo que inclui mais de 50.000 espécies.
Crustáceos e insectos são conhecidos por descenderem de um antepassado comum que viveu há cerca de meio bilião de anos e há muito que foi extinto.
“O corpo do cogumelo é uma estrutura cerebral incrivelmente antiga e fundamental”, disse Strausfeld, Professor Regente de Neurociência e director do Centro de Ciência de Insectos da Universidade do Arizona. “Quando se olha para os artrópodes como um grupo, está em todo o lado”
Além de insectos e crustáceos, outros artrópodes incluem aracnídeos, tais como escorpiões e aranhas, e míriapodes, tais como milípedes e centopéias.
Caracterizados pelos seus esqueletos externos e apêndices articulados, os artrópodes constituem o grupo de animais mais rico em espécies conhecido, povoando quase todos os habitats concebíveis. Há cerca de 480 milhões de anos, a árvore genealógica dos artrópodes dividiu-se, com uma linhagem a produzir os aracnídeos e outra os mandibulados. O segundo grupo separou-se novamente para fornecer a linhagem que conduz aos modernos crustáceos, incluindo camarões e lagostas, e criaturas de seis patas, incluindo insectos – o grupo mais diversificado de artrópodes que vivem actualmente.
Décadas de investigação têm relações evolutivas dos artrópodes desembaraçadas utilizando dados morfológicos, moleculares e genéticos, bem como provas da estrutura dos seus cérebros.
Corpos de cogumelos no cérebro têm demonstrado ser as unidades centrais de processamento onde convergem as entradas sensoriais. Visão, cheiro, sabor e tacto estão aqui integrados, como os estudos sobre abelhas mostraram. Dispostas em pares, cada corpo de cogumelo consiste de uma porção em forma de coluna, chamada lóbulo, limitada por uma estrutura em forma de cúpula, chamada cálice, onde convergem os neurónios que transmitem a informação enviada pelos órgãos sensoriais do animal. Esta informação é transmitida aos neurónios que fornecem milhares de fibras nervosas intersectantes nos lóbulos, essenciais para o cálculo e armazenamento de memórias.
As pesquisas recentes de outros cientistas também demonstraram que esses circuitos interagem com outros centros cerebrais para fortalecer ou reduzir a importância de uma recolha à medida que o animal recolhe experiências do seu ambiente.
“Os corpos dos cogumelos contêm redes onde estão a ser feitas associações interessantes que dão origem à memória”, disse Strausfeld. “É assim que o animal faz sentido do seu ambiente”
“Um grupo mais evolutivamente “moderno” de crustáceos chamado Reptantia, que inclui muitas lagostas e caranguejos, parece de facto ter centros cerebrais que não se parecem nada com o corpo do cogumelo. Isto, sugerem os autores, ajudou a criar o conceito errado de crustáceos que carecem completamente das estruturas.
Análise cerebral dos crustáceos revelou que enquanto os corpos de cogumelos encontrados nos crustáceos parecem mais diversos do que os dos insectos, os seus elementos neuroanatómicos e moleculares definidores estão todos presentes.
Utilizando amostras de cérebro de crustáceos, os investigadores aplicaram anticorpos marcados que actuam como sondas, identificando e realçando proteínas que demonstraram ser essenciais para a aprendizagem e memória em moscas da fruta. Técnicas de coloração de tecidos sensíveis permitiram ainda mais a visualização da intrincada arquitectura dos corpos dos cogumelos.
“Sabemos de várias proteínas que são necessárias para o estabelecimento da aprendizagem e memória nas moscas da fruta”, disse Strausfeld, “e se usar anticorpos que detectam essas proteínas através das espécies de insectos, os corpos dos cogumelos iluminam-se sempre.”
Utilizar este método revelou que as mesmas proteínas não são exclusivas dos insectos; elas aparecem no cérebro de outros artrópodes, incluindo centopéias, milípedes e alguns aracnídeos. Mesmo os vertebrados, incluindo humanos, têm-nos numa estrutura cerebral chamada hipocampo, um conhecido centro de memória e aprendizagem.
“Centros cerebrais correspondentes — o corpo do cogumelo nos artrópodes, vermes marinhos, vermes planos e, possivelmente, o hipocampo dos vertebrados — parecem ter uma origem muito antiga na evolução da vida animal”, disse Strausfeld.
Então porque é que os crustáceos mais estudados têm corpos de cogumelos que podem parecer tão drasticamente diferentes dos seus homólogos de insectos? Strausfeld e os seus co-autores têm uma teoria: As espécies de crustáceos que habitam ambientes que exigem conhecimentos sobre áreas tridimensionais elaboradas são precisamente aquelas cujos corpos de cogumelos mais se assemelham aos dos insectos, um grupo que também dominou o mundo tridimensional evoluindo para voar.
“Não pensamos que isso seja uma coincidência”, diz Strausfeld. “Propomos que a complexidade de habitar um mundo tridimensional pode exigir redes neurais especiais que permitam um nível sofisticado de cognição para negociar esse espaço em três dimensões”
Lobsters e caranguejos, por outro lado, passam as suas vidas confinados principalmente ao fundo do mar, o que pode explicar porque é que historicamente se diz que não têm corpos de cogumelos.
“Correndo o risco de ofender os colegas que são parciais aos caranguejos e lagostas: Eu vejo muitos destes como habitantes do mundo plano”, diz Strausfeld. “Estudos futuros poderão dizer-nos quais são os mais espertos: o camarão mantis do recife, um predador de topo, ou a lagosta reclusa”
Strausfeld foi co-autor do trabalho com dois dos seus antigos alunos — Gabriella Wolff, agora pós-doutorada na Universidade de Washington, e Marcel Sayre, agora estudante de doutoramento na Universidade de Lund na Suécia. Eles esperam que o estudo dos corpos de cogumelos ajude ainda mais na resolução de como os cérebros podem ter evoluído e que condições ambientais moldaram esse processo.
“Esta investigação aproxima-nos mais da resposta à derradeira questão”, diz Strausfeld. “Queremos saber”: Como foi o cérebro mais antigo?”