Cientistas descobrem multicelularidade invulgar em Choanoeca flexa

Quando os cientistas julgavam estar perto de compreender as origens da vida multicelular, a evolução voltou a surpreendê-los.

Uma equipa de investigadores descobriu por acaso um terceiro tipo de multicelularidade «não convencional», que combina as duas formas já conhecidas.

As formas conhecidas de multicelularidade

Ao longo da árvore da vida, a multicelularidade evoluiu pelo menos 45 vezes. Ainda assim, o antepassado de cada linhagem multicelular recorreu, fundamentalmente, a um de dois processos: células individuais que permanecem unidas ao dividir-se ou células anteriormente separadas que voltam a juntar-se.

Na multicelularidade clonal, as células continuam ligadas ao longo de divisões sucessivas. Este processo dá origem tanto a organismos simples, como as cianobactérias filamentosas, como a seres complexos, entre os quais os animais e os seus tecidos especializados.

A outra forma, denominada agregação, consiste no agrupamento temporário de células de vida livre. Ocorre nos bolores mucilaginosos, conhecidos pela sua cooperação quase inquietante, e nas amebas sociais, muitas vezes em resposta a condições ambientais adversas ou à predação.

A descoberta inesperada em Choanoeca flexa

Núria Ros-Rocher, bióloga evolutiva do Instituto Pasteur, em França, e os seus colegas fizeram a descoberta inesperada enquanto estudavam coanoflagelados. Estes organismos unicelulares aquáticos formam colónias de curta duração e são os parentes unicelulares vivos mais próximos dos animais.

A equipa observava, em particular, o comportamento de um coanoflagelado chamado Choanoeca flexa. A espécie forma colónias espetaculares que se assemelham a explosões de fogo de artifício e que poderão ajudar a compreender melhor a gastrulação, uma fase crucial do desenvolvimento embrionário.

Em todos os locais onde tinham sido observados, os coanoflagelados formavam colónias por divisão celular, replicando-se para aumentar o número de células reunidas.

Por isso, nada parecia invulgar quando Ros-Rocher e os colegas viram células a dividir-se nas colónias de C. flexa. Estas tinham sido descobertas em 2018, em poças formadas por salpicos de água na costa rochosa da ilha caribenha de Curaçau.

Contudo, ao microscópio, no laboratório, os investigadores repararam também que as colónias de C. flexa se reconstituíam muito depressa depois de serem dissociadas com forças ligeiras: depressa demais para que a divisão celular explicasse o fenómeno.

Mais tarde, a equipa marcou diferentes tipos de células de C. flexa com corantes fluorescentes. Desse modo, conseguiu observar populações distintas de células individuais a formar agregados quiméricos com duas marcações, algo impossível se todas tivessem resultado da divisão de uma mesma célula fundadora.

De início, a equipa duvidou das suas observações invulgares das colónias de C. flexa, por parecerem «demasiado estranhas», explicou numa sequência de publicações nas redes sociais Thibaut Brunet, autor sénior do estudo e biólogo celular do Instituto Pasteur.

Com base nos resultados das experiências de imagiologia, os investigadores consideram agora que C. flexa pode agregar-se em colónias semelhantes a lâminas de uma só camada, à semelhança dos bolores mucilaginosos, ou desenvolver-se clonalmente, como os animais.

«Verificámos que as lâminas de C. flexa se podem formar através de processos puramente clonais, de processos puramente agregativos ou de uma combinação de ambos, consoante as condições experimentais», escreve a equipa numa pré-publicação disponibilizada no servidor bioRxiv antes da revisão por pares.

«A utilização simultânea dos dois mecanismos - muitas vezes descritos como mutuamente exclusivos - permite provavelmente que as lâminas se desenvolvam mais depressa do que se apenas um deles atuasse isoladamente», acrescenta Brunet.

O papel das condições ambientais na multicelularidade

Outras experiências revelaram que a forma multicelular de C. flexa dependia das condições das poças pouco profundas de água do mar onde os organismos foram encontrados.

Quando a salinidade dessas poças de maré ultrapassava um limiar crítico, triplicando à medida que a água do mar evaporava, as colónias de C. flexa dissociavam-se em células individuais semelhantes a quistos, capazes de resistir à dessecação. Ao serem reidratadas no laboratório, voltavam a formar colónias em poucos dias, começando por se agregar e dividindo-se depois.

«Pensamos ter encontrado um ciclo de vida regulado pelo ambiente: ciclos de evaporação e reposição de água que provocam transições rápidas para dentro e para fora da multicelularidade», afirma Brunet.

Embora a investigação ainda não tenha sido revista por pares e os seus resultados possam, por isso, ser questionados, a descoberta deste modo misto de desenvolvimento invulgar «alarga o conjunto de cenários possíveis para o aparecimento da multicelularidade animal», conclui a equipa.

O estudo está disponível no bioRxiv.