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Corrigindo os erros uns dos outros - por que as células permaneceram juntas no início da evolução
De acordo com dados genômicos e fósseis, a transição de organismos unicelulares para a multicelularidade aconteceu várias vezes de forma independente durante a evolução.
Por Universidade de Leiden - 23/10/2020


Células únicas à direita não conseguem farejar o local de reprodução, indicado pelo gradiente mais escuro à esquerda. Crédito: Colizzi et al.

Animais modernos - incluindo humanos - são organismos incrivelmente complexos feitos de muitos bilhões de células que trabalham juntas. Esses organismos multicelulares complexos evoluíram de organismos muito mais simples e, por sua vez, evoluíram de ancestrais unicelulares. De acordo com dados genômicos e fósseis, a transição de organismos unicelulares para a multicelularidade aconteceu várias vezes de forma independente durante a evolução. O que levou a essa transição para a multicelularidade? Pesquisadores da Leiden University e da University of Amsterdam publicaram uma possível explicação para essa transição na revista científica eLife .


Encontrando o lugar certo

Enrico Sandro Colizzi é pós-doutorando no Mathematical Institute da Leiden University. Neste estudo, ele trabalhou junto com Renske Vroomans da Universidade de Amsterdã e Roeland Merks, professor de biologia matemática no Instituto de Biologia de Leiden e no Instituto de Matemática da Universidade de Leiden. Todos eles são afiliados ao Origins Center, uma plataforma para o estudo das origens e evolução da vida, dos planetas e do universo, que foi financiado pela Dutch Research Agenda. Juntos, eles desenvolveram um modelo matemático no qual as células digitais individuais evoluem. Colizzi: "Em nosso modelo, as células têm que encontrar um lugar adequado para se replicar. As células tiveram que encontrar esse lugar seguindo uma trilha química. Isso é muito comum em células vivas, o fungo viscoso celular Dictyostelium discoideum, por exemplo. “Os pesquisadores descobriram que, quando a trilha química era muito tênue, as células não conseguiam encontrar o ponto de reprodução com muita eficiência.

Ficar juntos

Os pesquisadores então mudaram as configurações em seu modelo para permitir que as células se unissem para formar um organismo multicelular primitivo, uma "bolha" como Colizzi a chama. O que aconteceu a seguir foi notável, diz Colizzi: "Esta mancha foi surpreendentemente capaz de farejar o rasto dos recursos e localizá-los rapidamente, mesmo quando o rasto era ténue."

Quando as células estavam em um grupo multicelular, elas podiam fazer coletivamente algo que as células individuais não podiam. Colizzi acha que isso acontece porque as células podem corrigir erros quando em grandes números: "Se uma única célula não conseguir encontrar a trilha, ela se perderá, mas se uma célula de um grupo não puder encontrar a trilha, ela seguirá as células que podem."

Evolução simulada

Em seguida, os pesquisadores colocaram as células em simulações evolutivas. Nessas simulações, as células podem ficar unidas ou permanecer unicelulares. E, novamente, a multicelularidade evoluiu porque essa era uma maneira mais eficiente de encontrar um local de reprodução adequado. Os pesquisadores se perguntaram o que aconteceria se esse local mudasse com tanta frequência que uma bolha multicelular não pudesse encontrá-lo. Colizzi explica: "Quando era impossível para uma bolha encontrar o ponto de reprodução, a multicelularidade não evoluiu. As células permaneceram unicelulares."

Colizzi pensa que, ao permanecer unicelulares, as células podem se dispersar e, embora não consigam encontrar espaços adequados ao cheirá-las, algumas células os encontrarão por pura sorte. "A maior parte da vida na Terra é unicelular. Mas a multicelularidade pode evoluir porque grupos de células são mais rápidos do que células isoladas em localizar os lugares certos. Foi uma surpresa agradável ver isso acontecer."

 

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