Visão moderna dos vertebrados evoluiu de ancestral parecido com um verme de um olho
Esse animal semelhante a um verme, hoje extinto, perdeu inicialmente os olhos em pares e, posteriormente, voltou a desenvolvê-los.
É fácil não dar o devido valor aos nossos olhos. Mas nossa pesquisa recente mostra que eles percorreram uma incrível jornada evolutiva para alcançar a forma familiar que conhecemos hoje.
Há muito se sabe que nossos olhos (de vertebrados) diferem fundamentalmente dos de nossos parentes distantes (invertebrados), devido à sua composição celular e à forma como se desenvolvem antes do nascimento. Mas as respostas sobre por que ou como essas diferenças surgiram pela primeira vez permaneceram por muito tempo obscuras.
Nosso estudo sugere que nossos olhos descendem de um ancestral semelhante a um verme que vagava pelos oceanos há 600 milhões de anos. O mesmo se aplica a todos os animais bilaterais, ou seja, animais cujos corpos podem ser divididos em metades esquerda e direita que são praticamente imagens espelhadas uma da outra.
Como parte de nosso estudo, examinamos 36 grandes grupos de animais vivos (abrangendo quase todos os animais bilaterais) para verificar onde seus olhos e células sensíveis à luz estão localizados e quais são suas funções.
Um padrão se revelou. Descobrimos que os olhos e as células sensíveis à luz são consistentemente encontrados em dois locais distintos: emparelhados em ambos os lados do rosto e na linha média da cabeça, no topo do cérebro. Em todos os animais que analisamos, as células na posição emparelhada são usadas para orientar os movimentos, enquanto suas contrapartes na linha média distinguem o dia da noite e de cima e para baixo.
Concluímos que um ancestral antigo de todos os animais vertebrados, semelhante a um verme, perdeu o par de olhos "orientadores" quando adotou um estilo de vida predominantemente sedentário há 600 milhões de anos, enterrando-se no leito marinho. Ao se tornar um filtrador sem necessidade de se movimentar, o tipo de olhos emparelhados, que consumia muita energia, tornou-se inútil e dispendioso.
Mas essa mudança de estilo de vida deixou as células sensíveis à luz no meio da cabeça intactas, pois o animal ainda precisava perceber a hora do dia e distinguir entre cima e baixo. Embora os olhos emparelhados tivessem desaparecido, as células sensíveis à luz na linha média se desenvolveram em um pequeno olho na linha média.
Possivelmente em poucos milhões de anos, esse animal mudou de estilo de vida novamente. O retorno à natação reintroduziu a necessidade de controlar a direção e medir o próprio movimento corporal para uma alimentação por filtragem eficiente (peneirar alimentos da água) e evitar predadores.
Isso impulsionou a evolução a desenvolver o olho da linha média, formando pequenas cavidades oculares em cada lado. Essas cavidades oculares mais tarde se separaram do olho da linha média, deslocaram-se para os lados da cabeça e formaram novos olhos emparelhados: nossos olhos.
Estas perda e a recuperação da visão ocorreram entre 600 e 540 milhões de anos atrás. Componentes do olho da linha média permaneceram e se tornaram o órgão pineal no cérebro, que produz e libera o hormônio do sono melatonina.
Em muitos vertebrados, o órgão pineal recebe luz através de uma região transparente (sem pigmentação) no meio da cabeça. Mas na linhagem dos mamíferos o órgão pineal perdeu sua capacidade de detectar luz - possivelmente porque os primeiros mamíferos eram ativos à noite e se escondiam durante o dia. Assim, os olhos, que eram mais sensíveis, assumiram a detecção de luz que estimula a liberação de melatonina e o sono.
Olhos de todas as formas e tamanhos
Os animais que não perderam as células sensíveis à luz emparelhadas originais de seus ancestrais semelhantes a vermes compõem a maioria dos invertebrados existentes hoje, uma vez que descendem de um ramo da árvore evolutiva que nunca adotou um estilo de vida estático. Tais animais incluem crustáceos, insetos, aranhas, polvos, caracóis e muitos grupos de vermes. Esses animais ainda possuem versões modernas dos conjuntos originais de células sensíveis à luz.
Os olhos emparelhados de insetos e crustáceos são olhos compostos, com uma matriz de lentes minúsculas e densamente agrupadas por olho. Em vez de olhos compostos, polvos e caracóis têm olhos do tipo câmera com uma única lente.
Na verdade, polvos e caracóis evoluíram independentemente para o mesmo desenho ocular e desempenho visual que nós, vertebrados. Mas nossa retina — a camada sensível à luz na parte posterior dos olhos — possui mais de 100 tipos de neurônios (os ratos têm ainda mais: 140), em comparação com apenas alguns poucos nos polvos e caracóis. Isso a torna quase tão complexa quanto nosso córtex cerebral — a parte externa e maior do nosso cérebro.
Os cientistas acreditavam que, na evolução dos nossos olhos, essa complexidade surgiu relativamente tarde. Semelhanças entre as células sensíveis à luz no cérebro e os olhos emparelhados fundamentaram hipóteses anteriores sobre um olho simples, semelhante a um órgão pineal, no início de sua evolução. Em nosso trabalho, no entanto, argumentamos que grande parte dessa complexidade é anterior à retina.
Assim, é provável que ela já estivesse presente no olho do ancestral "ciclope". Isso tem amplas implicações para a origem e a conexão dos circuitos neurais tanto na nossa retina quanto no nosso cérebro.
Para nós, vertebrados, a evolução de nossos olhos e cérebro está intimamente ligada. O surgimento de novos olhos emparelhados é uma parte fundamental desse quadro, uma vez que os olhos possibilitaram o comportamento complexo que exige cognição e cérebros grandes. Sem os olhos, não seríamos apenas humanos sem olhos; não existiríamos de forma alguma, nem qualquer outro vertebrado.
George Kafetzis recebe financiamento do European Research Council e do Leverhulme Trust.
Dan Nilsson recebe financiamento do Swedish Research Council e do programa Horizons da UE.
Este artigo foi publicado no The Conversation Brasil e reproduzido aqui sob a licença Creative Commons
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