Tensões mecânicas em embriões de mosca: uma chave para a evolução?

Tensões mecânicas em embriões de mosca: uma chave para a evolução?

Equipes de pesquisa da Universidade de Hohenheim e do Centro RIKEN no Japão conduziram um estudo abrangente do estresse mecânico em embriões de mosca. Essas tensões surgem durante o desenvolvimento embrionário, quando células e tecidos colidem. Eles podem ter efeitos graves no desenvolvimento animal. Neste estudo, foram observadas duas estratégias diferentes para controlar essas tensões produzidas em diferentes espécies de moscas.

O foco central da pesquisa é a gastrulação, um estágio crucial do desenvolvimento em que tecidos complexos são formados a partir de camadas celulares simples. O estresse mecânico pode causar deformações e malformações fatais que colocam em risco a morfogênese. Nas moscas da fruta (Drosophila melanogaster), em particular, descobriu-se que um sulco temporário na cabeça funciona como uma bacia coletora mecânica. Se a formação desta estrutura for incorreta, ocorrem graves malformações na cabeça e no sistema nervoso.

Diferentes estratégias para lidar com a tensão

Em contraste, outras espécies de moscas, como Chironomus riparius, desenvolveram uma estratégia diferente: as suas células dividem-se obliquamente ou verticalmente, reduzindo assim a pressão sobre a estrutura do tecido. Mudanças experimentais na orientação das divisões celulares podem garantir o desenvolvimento embrionário normal. Estes resultados foram confirmados de forma independente por um grupo de trabalho do Instituto Max Planck em Dresden e mostram que a evolução produziu várias soluções para o problema do estresse mecânico.

A importância das tensões mecânicas pode ser de grande alcance. Eles podem desempenhar um papel fundamental no surgimento de novos planos corporais durante a evolução. Os resultados da pesquisa foram publicados na renomada revista Nature e fornecem insights profundos sobre os mecanismos biofísicos que atuam no desenvolvimento embrionário.

Gastrulação e morfogênese

A gastrulação, um processo morfogenético, provoca a organização espacial dos blastômeros nas três camadas germinativas (ectoderme, mesoderme, endoderme). Esse processo é caracterizado pela reestruturação interna de determinadas células da camada externa, o que é conseguido por meio de alterações no formato celular, principalmente pela contração apical. Na Drosophila, a invaginação do mesoderma e do endoderma ocorre como unidades de tecido coletivo, não como células individuais.

Uma chave para a compreensão desses processos é o papel de componentes de sinalização específicos, como o morfogênio Spätzle, que estabelece um gradiente na atividade transcricional. Isto leva à expressão de gastrulação dobrada e T48. Esses fatores são cruciais para as mudanças na forma apical necessárias para a gastrulação. Actinas e miosina 2 são as proteínas primárias que controlam as propriedades contráteis das células, promovendo assim a função de modelagem dos tecidos.

Outra descoberta interessante é que o feedback mecânico influencia a forma e o comportamento celular durante a gastrulação. Isso ocorre pela tensão que controla a organização e a força contrátil da miosina 2. Tal dinâmica é crucial para manter a integridade do tecido e promover movimentos morfogenéticos coordenados.