Poderia ser o enredo de um filme de ficção científica de verão: uma criatura se alimenta de sua presa e herda seu "superpoder". Só que isso é real.

Um novo estudo liderado por biólogos de Harvard descreve como algumas lesmas-do-mar consomem algas e incorporam suas organelas fotossintéticas em seus próprios corpos. As organelas continuam realizando a fotossíntese, fornecendo nutrientes e energia aos seus hospedeiros e servindo como rações de emergência em tempos de fome.

“Este é um organismo que pode roubar partes de outros organismos, colocá-las em suas próprias células e usá-las”, disse Corey Allard , principal autor do novo estudo e ex-pós-doutorado no Departamento de Biologia Molecular e Celular. “E eu achei que essa era uma das biologias mais malucas que eu já tinha ouvido falar.”

O estudo, publicado na revista Cell, descreve como as chamadas lesmas-do-mar "movidas a energia solar" mantêm as organelas vivas dentro de "cleptossomas" — membranas especializadas que funcionam como sacos de despojos biológicos. Esta pesquisa pode gerar insights sobre a evolução das células eucarióticas e levar a potenciais aplicações biomédicas.

“Acho que o fator surpresa é que as lesmas-do-mar podem essencialmente roubar 'superpoderes' — neste caso, a capacidade de produzir energia a partir da luz por meio de algas”, disse Amy Si-Ying Lee, professora assistente de biologia celular na Escola Médica de Harvard, pesquisadora do Instituto de Câncer Dana-Farber e coautora do estudo. “Outras roubam a capacidade de atacar com ferroadas ou a capacidade de brilhar no escuro. E o mais interessante é que descobrimos como elas mantêm esses superpoderes roubados para usá-los em benefício próprio para sua sobrevivência.”

O estudo começou há vários anos, quando Allard, agora professor assistente na Faculdade de Medicina, trabalhava no Laboratório Bellono, que estudava a endossimbiose, o processo pelo qual uma espécie vive dentro do corpo de outra. Ao contrário dos corais, que integram células inteiras de algas, as lesmas-do-mar utilizavam apenas partes — minúsculas organelas dentro das células de suas presas.

No novo artigo, a equipe relata como a lesma marinha Elysia crispata, uma espécie nativa das águas tropicais do Atlântico Ocidental e do Caribe, come algas, mas não digere completamente os cloroplastos.

Em vez disso, as lesmas desviam essas organelas para sacos intestinais e as envolvem dentro de uma membrana especial que os cientistas chamaram de "cleptossomo". Dentro dessa estrutura única da lesma, as organelas roubadas são mantidas vivas para continuar a fotossíntese.

Aparentemente, as lesmas desenvolveram a capacidade de regular negativamente os lisossomos, as organelas de “eliminação de lixo” das células que normalmente degradam esse material.

A análise química revelou que os cloroplastos roubados continham proteínas de lesma. Isso sugere que os hospedeiros estavam mantendo as organelas roubadas vivas. Enquanto isso, as organelas continuaram a produzir suas próprias proteínas de algas, provando que ainda funcionavam dentro das lesmas.

As lesmas mantinham as organelas roubadas em estruturas semelhantes a folhas no alto das costas (“Basicamente, é um painel solar”, diz Allard) e lesmas bem alimentadas adquiriam uma coloração esverdeada.

Então, os pesquisadores notaram outra peculiaridade: quando as lesmas passavam fome, seus corpos ficavam alaranjados como folhas no outono. Aparentemente, a clorofila (o material verde dentro dos cloroplastos) era degradada quando as organelas roubadas eram digeridas como uma forma de energia de "último recurso".

Parte da literatura científica existente afirma que as lesmas vivem inteiramente de energia solar, mas Allard acredita que a fotossíntese por si só não é suficiente para mantê-las vivas.

“A função real dessas coisas pode ser muito mais complexa do que simples painéis solares”, disse ele. “Elas podem servir como reservas de alimento, camuflagem ou fazer com que tenham um gosto ruim para predadores. Provavelmente é tudo isso.”

As humildes lesmas podem fornecer dicas sobre alguns grandes eventos na história da vida.

A endossimbiose tem sido um importante impulsionador da inovação evolutiva. Por exemplo, tanto os cloroplastos (que realizam a fotossíntese em plantas e algas) quanto as mitocôndrias (as partes produtoras de energia das células) eram originalmente células de vida livre que foram incorporadas como organelas às células hospedeiras.

“Em muitos sistemas de endossimbiose, como nossas mitocôndrias ou cloroplastos vegetais, foi assim que tudo começou: uma célula procariótica ancestral foi absorvida e incorporada ao hospedeiro”, disse Nick Bellono, professor de biologia molecular e celular e autor sênior do novo artigo. “No caso da lesma, ela faz isso em uma única vida. Será que isso poderia levar à transição para um relacionamento mais duradouro ao longo de um período de tempo insano? Talvez.”

Os eventos ancestrais da endossimbiose ocorreram há bilhões de anos, portanto as evidências se perderam no tempo. No caso das lesmas-do-mar, os biólogos flagraram os ladrões de organelas em flagrante — permitindo-lhes investigar a endossimbiose em tempo real.

As lesmas-do-mar Elysia não são as únicas conhecidas por roubar organelas. Em seu laboratório na Faculdade de Medicina, Allard pesquisa outro grupo de lesmas-do-mar do gênero Berghia que consomem anêmonas-do-mar, passam o material pelo trato digestivo e montam os farpas cobertos de veneno em suas próprias costas para se defenderem de predadores.

Ainda mais inacreditável é que os hospedeiros das lesmas podem conectar essas organelas roubadas aos seus próprios sistemas nervosos para disparar o que Allard descreveu como uma "bolsa cheia de armas de fogo".

Allard acredita que as descobertas podem ir muito além das lesmas. Insights sobre a regulação das organelas podem ser aplicáveis a condições neurodegenerativas ou a distúrbios de armazenamento lisossomal, uma classe de doenças metabólicas em que o corpo não consegue decompor adequadamente os resíduos.

“Muitas vezes, nesses casos, os lisossomos não se formam ou não funcionam corretamente”, explicou Allard, “e, em alguns aspectos, isso quase imita o que as lesmas se adaptaram para fazer”.