Ovários de estrela-do-mar-morcego e humanos: semelhanças após 500 milhões de anos

Uma criatura marinha espinhosa e alaranjada, que vive no fundo do mar e consegue sobreviver por até 200 anos, não parece - à primeira vista - um caminho óbvio para entender a biologia reprodutiva humana.

Ainda assim, um novo estudo mostrou que os ovários de estrelas-do-mar-morcego e de humanos têm semelhanças surpreendentes em genética, tipos celulares e processos de sinalização, mesmo com essas duas linhagens tendo se separado há mais de 500 milhões de anos.

Um modelo para estudar a fertilidade

A descoberta coloca as estrelas-do-mar como um novo e promissor organismo-modelo para investigar fertilidade, desenvolvimento dos óvulos e envelhecimento reprodutivo de maneiras que, no futuro, podem contribuir para a medicina humana.

O trabalho foi liderado por Zak Swartz, cientista assistente no Eugene Bell Center, no Marine Biological Laboratory.

A equipa de Swartz mapeou os tipos de células que compõem o ovário da estrela-do-mar-morcego e comparou esse atlas com o que já se conhece sobre a biologia ovariana humana.

O que emergiu da comparação foram semelhanças que indicam que características essenciais do funcionamento do ovário já estavam presentes no último ancestral comum compartilhado por esses animais - muito antes do aparecimento dos vertebrados e, ainda mais, dos mamíferos.

Duas estratégias distintas, uma caixa de ferramentas em comum

As trajetórias reprodutivas de humanos e estrelas-do-mar são, em aparência, quase opostas. Em humanos, todo o stock de óvulos para a vida inteira é produzido quando a pessoa ainda é um embrião.

Depois disso, esses óvulos permanecem em estado de dormência por muitos anos, passam a amadurecer aos poucos após a puberdade e são liberados em quantidades limitadas ao longo de uma janela reprodutiva que, mais tarde, termina. Com o tempo, a reserva diminui e a fertilidade cai.

As estrelas-do-mar seguem outro caminho. Elas podem viver até 200 anos e continuam a gerar milhões de novos óvulos durante toda a vida, liberando-os diretamente no mar para fecundação externa.

Ao analisar a base genética e a organização celular por trás dessas estratégias tão diferentes, a equipa de Swartz observou que a “maquinaria” subjacente é muito mais parecida do que os resultados finais fariam supor.

Células da granulosa ancestrais

Nos ovários humanos, cada célula-ovo fica envolvida por células de suporte chamadas células da granulosa.

Essas células mantêm o óvulo em repouso até que cheguem os sinais apropriados e, então, dão suporte ao seu desenvolvimento e à sua liberação.

Até então, não se sabia se as estrelas-do-mar possuíam algo equivalente.

O grupo de Swartz identificou que as células-ovo da estrela-do-mar-morcego também são circundadas por células de suporte semelhantes às células da granulosa, desempenhando a mesma função básica por meio de mecanismos celulares aparentemente parecidos.

“Do ponto de vista evolutivo, isso sugere que esse tipo celular tem um papel fundamental na reprodução”, disse Swartz.

A implicação é marcante: se estrelas-do-mar e humanos apresentam essas células de suporte, e ambas as linhagens remontam a um ancestral comum de mais de meio bilião de anos, então células do tipo granulosa parecem ser uma característica antiga da biologia ovariana.

Neurónios dentro do ovário

A equipa também se deparou com algo inesperado: uma rede do que pareciam ser neurónios interligados nas camadas externas do ovário da estrela-do-mar.

Em vertebrados, a reprodução é modulada por sinais que partem do cérebro e seguem por vias hormonais até os órgãos reprodutivos.

Mas estrelas-do-mar não têm cérebro. Então, como ocorre a regulação do desenvolvimento e da liberação dos óvulos?

Uma pista veio dos genes que essas células com aparência neural estavam a expressar.

Reprodução antes de existirem cérebros

Os investigadores identificaram moléculas de sinalização parecidas com neuropeptídeos que, em vertebrados, participam da comunicação entre o cérebro e os órgãos reprodutivos.

A interpretação foi que o próprio ovário pode conter um sistema neuroendócrino “embutido”, capaz de controlar as suas funções sem depender de um cérebro centralizado.

“Há muitos animais por aí que não têm um cérebro, mas têm um ovário”, disse Swartz. “Como eles regulam a reprodução nesse tipo de situação?”

A resposta que a equipa propõe é que o sistema regulatório estaria alojado no interior do próprio ovário.

No início da evolução dos animais, antes de existirem cérebros, esse tipo de sinalização local pode ter sido a forma de controlar a reprodução.

O segredo da fertilidade ao longo da vida

Talvez o ponto de maior interesse médico no ovário da estrela-do-mar seja a capacidade de produzir óvulos sem prazo para acabar.

A equipa de Swartz encontrou o que acredita serem células-tronco da linhagem germinativa alojadas dentro da estrutura ramificada, com aspeto fractal, do ovário - células que aparentam conseguir repor continuamente o conjunto de precursores de óvulos.

Em mamíferos, as células que geram óvulos são consumidas durante o processo: uma célula fundadora dá origem a um óvulo e é esgotada.

Para as estrelas-do-mar, a hipótese é outra: as células equivalentes podem ser capazes tanto de produzir óvulos quanto de se autorrenovar, preservando a capacidade produtiva do ovário ao longo de séculos de vida.

“Como as estrelas-do-mar, geneticamente, têm uma caixa de ferramentas de genes bem semelhante à que nós temos como humanos”, elas precisam estar a ligar e desligar “esses mesmos genes de um jeito muito diferente, que permite que células-tronco de longa duração persistam”, disse Swartz.

O que vem a seguir

O próximo desafio é compreender com precisão como funcionam esses interruptores genéticos.

Se os genes forem, em grande parte, compartilhados, mas regulados de maneira diferente, então descobrir o que muda essa regulação pode indicar caminhos para prolongar ou recuperar a função reprodutiva em humanos.

Swartz imagina terapias que um dia possam ajudar a restaurar a fertilidade ou a reforçar tratamentos com células-tronco - guiadas por lições vindas de um animal que, em teoria, nunca deveria ter algo a nos revelar sobre nós mesmos.