Vermes minúsculos conseguem ‘ouvir’ sem tímpano, surpreendendo os cientistas

Charles Darwin concluiu que os vermes não conseguiam ouvir porque pediu ao seu filho para tocar fagote e eles não fugiram. Mas uma nova investigação afirma o contrário.

Por Rebecca Dzombak
Publicado 18/10/2021, 12:52
Caenorhabditis elegans

O Caenorhabditis elegans, um verme que vive no solo e que se encontra pelo mundo inteiro, é um dos animais mais estudados em investigações biológicas e genéticas.

Fotografia por Science Photo Library / Alamy Stock Photo

“Os vermes conseguem ouvir?” é uma questão muito antiga que Charles Darwin tentou responder no século XIX, pedindo ao seu filho para fazer uma serenata com um fagote e observar se os vermes fugiam. A resposta de Darwin: não. Mas uma nova investigação sugere o contrário.

Apesar de outros sentidos complexos, como a visão, estarem difundidos pelo reino animal, até agora, a audição só foi encontrada em vertebrados e alguns artrópodes. Quase todos os animais que ouvem dependem de um órgão que vibra quando as ondas sonoras o atingem, ativando neurónios associados ao processamento do som. Nos humanos e na maioria dos outros vertebrados, este órgão é o ouvido, que engloba um tímpano delicado e o ouvido interno.

Mas o Caenorhabditis elegans, um verme minúsculo que é omnipresente na biologia de investigação, não tem um órgão auditivo especializado. Em vez disso, as novas experiências revelam que a sua pele funciona como uma membrana sensível ao som, tornando efetivamente o corpo inteiro do verme num tímpano. Este estudo, que foi detalhado recentemente na revista Neuron, apresenta as primeiras evidências de que um invertebrado não artrópode consegue sentir o som.

Estes resultados são fruto de mais de uma década de investigações direcionadas no laboratório de Shawn Xu, na Universidade do Michigan. Com base no trabalho de outros investigadores que descobriram que estes vermes de um milímetro têm olfato, paladar e tato, a equipa descobriu evidências de que os vermes também têm sentidos de proprioceção – o chamado sexto sentido da noção corporal – e conseguem detetar luz.

“A partir daqui, só faltava uma coisa, que era a sensação auditiva”, diz Shawn Xu, especializado em biologia sensorial. “Passámos todos estes anos à procura disto.”

De acordo com Shawn, esta descoberta representa um grande salto na compreensão de como os organismos conseguem ouvir e como a audição pode ter evoluído. E também pode expandir as investigações para mais organismos que não têm ouvidos óbvios, como moluscos e outros vermes (incluindo os vermes de Darwin) e levantar o véu sobre animais cujas capacidades auditivas os cientistas ainda estão a tentar decifrar, como algumas salamandras e sapos “sem orelhas”.

Sentir o som

Muitos dos animais que não têm um tímpano especializado – não conseguem tecnicamente ouvir – desenvolveram outras formas de processar o som.

Os sapos “sem orelhas” têm ouvido interno, mas não têm tímpano, o que significa que podem usar uma combinação entre pele e ossos para conduzir as ondas sonoras até ao ouvido interno.

As aranhas-saltadoras e outros pequenos insetos detetam as ondas sonoras através das vibrações que sentem nos pelos extremamente sensíveis que têm nas patas.

Mas um mecanismo de deteção de som na maioria dos invertebrados, que geralmente são considerados organismos relativamente simples, é uma questão que os cientistas perseguem há muito tempo. Por um lado, este tipo de experiências exige tecnologia avançada, e os cientistas podem ter pensado que não valia a pena o esforço, porque a ideia mais presente era a de que os vermes não conseguiam sentir o som.

Para descobrir se os vermes conseguiam ouvir ou sentir o som, o laboratório de Shawn começou onde Darwin tinha ficado: reproduzindo um som alto para os animais. A equipa modificou os vermes geneticamente para remover o sentido do tato, para garantir que os vermes estavam a detetar ondas sonoras no ar em vez de vibrações na placa de Petri.

Elizabeth Ronan, estudante no laboratório de Shawn e coautora do estudo, também verificou se a substância gelatinosa na qual os vermes estavam a rastejar não estava a fazer com que balançassem. Mesmo sem a capacidade de sentir, os vermes recuaram quando sentiram sons frontais, e arrastaram-se para a frente quando o som vinha por trás.

“Foi muito emocionante descobrir que quando reproduzimos sons, os vermes movem-se”, diz Elizabeth, que especula que estes seres que vivem no solo de todo o planeta desenvolveram a capacidade de processar sons, conseguindo ouvir – e escapar de – predadores como centopeias e insetos voadores.

Mas esta reação dos vermes ao som não era evidência suficiente de que os invertebrados estavam realmente a sentir as ondas sonoras. Era possível que estivessem apenas a captar os movimentos físicos das ondas sonoras através da pele, em vez de detetarem sinais elétricos com o sistema nervoso.

A equipa, respeitando os padrões de investigação ética em animais, testou outro tipo de verme geneticamente modificado e coberto de borbulhas, que os investigadores suponham interromper quaisquer potenciais vibrações detetadas pela pele e impedir a ativação dos neurónios. Foram reproduzidos sons com um volume elevado e os vermes permaneceram imóveis. Bingo.

Através de experiências adicionais e da execução de um conjunto de testes genéticos, a equipa conseguiu finalmente localizar as moléculas do sistema nervoso responsáveis pela deteção de som: recetores nicotínicos de acetilcolina, um neurotransmissor bem estudado que se encontra em diversos animais. Estas moléculas, distribuídas por toda a pele do verme, detetam ondas sonoras e assinalam a sua presença ao cérebro. Os vermes modificados geneticamente para não terem estas moléculas não responderam ao som.

“Estivemos mais tempo à procura desta molécula do que de qualquer outro neurotransmissor, e ninguém mais viu o que esta equipa viu”, diz Gal Haspel, especializado em neuroetologia no Instituto de Tecnologia de Nova Jersey, que não participou na investigação.

Gal Haspel diz que os métodos de investigação são impecáveis, acrescentando que a equipa “revirou efetivamente todas as pedras e descobriu exatamente qual era o mecanismo celular responsável pela resposta [comportamental]”.

Mas será “audição”?

No geral, as experiências demonstram que o Caenorhabditis elegans consegue sentir e responder às ondas sonoras transportadas pelo ar através de um mecanismo que é geneticamente único e semelhante à nossa própria audição.

Mas determinar se os vermes estão realmente a ouvir, isso já é outra questão. Alguns cientistas acreditam que são necessários níveis mais profundos de perceção, como consciência ou a ligação de sons a um mapa cognitivo, para ser uma verdadeira “audição”. Para Shawn Xu, sentir e responder aos sons transportados pelo ar – comportamento que o seu estudo denomina “sensação auditiva” – não preenche esse critério.

“Perceção significa que temos de processar os sinais e, de seguida, injetar algum significado”, diz Shawn.

Mas outros cientistas encontram mais espaço de manobra. “Muitos outros filos inferiores podem estar a detetar o som de formas inesperadas”, diz Elizabeth Ronan. “Quero dizer, este verme é literalmente um tubo cheio de fluido que consegue detetar estas sensações [sonoras]. Portanto, acredito que pode pelo menos despertar a curiosidade das pessoas para explorar o que é audição.

Daphne Soares, especializada em neuroetologia no Instituto de Tecnologia de Nova Jersey, que também não participou no estudo, acredita que há uma distinção importante entre a deteção física de ondas sonoras – que é o que Daphne acredita estar a acontecer com estes vermes – e a verdadeira audição. “É muito, muito interessante, mas creio que não é audição.”

Ainda assim, tanto Daphne como Gal Haspel dizem que há potencial para expandir as experiências de maneira a refletir as condições ambientais reais, como um teste de resposta dos vermes aos sons de predadores. Os autores do estudo também estão entusiasmados para descobrir onde é que estas capacidades de deteção sonora serão encontradas a seguir.

Esta investigação pode até levantar questões mais profundas sobre a história evolutiva, diz Daphne, porque os primeiros animais na Terra tinham na sua maioria corpos moles. “Eles tinham de sentir o ambiente de alguma forma!”

 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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