Estudo da USP e de pesquisadores norte-americanos identificou até 12 tipos de opsinas em moluscos bivalves, revelando mecanismos de fotopercepção mais complexos do que se imaginava

Ostras, mexilhões e outros moluscos bivalves podem perceber estímulos luminosos mesmo sem possuir olhos. Um estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP), em colaboração com cientistas norte-americanos, revelou que esses animais apresentam uma ampla diversidade de opsinas, proteínas responsáveis pela detecção da luz. Em algumas espécies, foram identificados até nove tipos dessas moléculas em animais sem estruturas visuais primitivas e até 12 naqueles que possuem ocelos.

Publicado na revista científica Proceedings of the Royal Society B, o trabalho amplia o conhecimento sobre a fotopercepção nesses organismos e indica que a capacidade de responder à luz vai além da formação de imagens. Os mecanismos identificados podem estar relacionados a diferentes funções fisiológicas, ainda pouco conhecidas pela ciência.

As opsinas são proteínas fotorreceptoras presentes em diversos grupos animais. Embora sejam fundamentais para a visão, elas também desempenham funções que não dependem da formação de imagens. Nos bivalves, essas moléculas podem ajudar a detectar variações na intensidade e na direção da luz, permitindo respostas a mudanças no ambiente.

“Sabíamos que há bivalves sem ocelos que percebem o sombreamento e se fecham nas conchas, como forma de proteção contra predadores. Mas ficamos surpresos com a quantidade de opsinas nessas espécies”, afirma Jorge Audino, primeiro autor do estudo, realizado durante seu pós-doutorado no Instituto de Biociências da USP, com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Fotopercepção além dos olhos

A presença de opsinas fora dos órgãos visuais não é exclusiva dos moluscos. Em seres humanos, por exemplo, algumas dessas proteínas também são expressas na pele e estão associadas a processos como cicatrização, crescimento dos cabelos e envelhecimento provocado pela exposição à luz solar.

Outros estudos já identificaram opsinas na pele de moscas, peixes, sapos, polvos, ouriços-do-mar e camundongos. Nesses organismos, as proteínas podem participar de mecanismos como mudanças na coloração, detecção luminosa e regulação do ciclo circadiano, responsável pela sincronização dos processos biológicos com os ciclos de dia e noite.

Para investigar esse fenômeno nos bivalves, os pesquisadores analisaram 17 espécies, abrangendo as cinco ordens do grupo estudadas. Nove espécies foram coletadas em São Sebastião, no litoral paulista, outras três vieram dos Estados Unidos e cinco foram incluídas com base em dados disponíveis em bancos públicos.

O material analisado incluiu os ocelos, quando presentes, e a margem do manto, região externa do corpo em contato com o ambiente. Os pesquisadores utilizaram sequenciamento transcriptômico para identificar os genes expressos nesses tecidos e caracterizar a diversidade de opsinas.

O trabalho contou com financiamento da FAPESP, por meio de projeto coordenado por José Eduardo Marian, professor do Instituto de Biociências da USP e coautor do artigo.

Mais proteínas não significam melhor visão

Os resultados indicaram uma tendência de maior diversidade de opsinas em espécies com ocelos. Entretanto, foram observadas exceções importantes. A espécie Barbatia candida, que possui essas estruturas, apresentou cinco tipos de opsinas, enquanto a ostra-do-pacífico (Magallana gigas), que não possui ocelos, apresentou nove.

A quantidade de proteínas também não demonstrou relação direta com a capacidade de locomoção dos animais. A hipótese inicial era que espécies mais móveis precisariam de maior diversidade de receptores para perceber melhor o ambiente e se deslocar. Os dados, porém, não confirmaram essa associação.

A espécie Arca zebra, que apresenta mobilidade parcial, possui 12 tipos de opsinas. Já as espécies móveis Ctenoides ales e Limaria pellucida apresentam seis cada uma.

Segundo Audino, esses resultados reforçam a importância de investigar as funções desempenhadas pelas opsinas independentemente da presença de olhos. A diversidade dessas proteínas pode refletir diferentes necessidades fisiológicas e formas de interação com o ambiente.

A visão, explica o pesquisador, depende de outros fatores além da presença de fotorreceptores. A organização das células, a estrutura dos órgãos visuais e o processamento das informações pelo sistema nervoso são essenciais para transformar estímulos luminosos em imagens.

Entre os bivalves, as vieiras constituem uma exceção por possuírem ocelos capazes de formar imagens de baixa resolução. Em outros animais, como polvos e lulas, a visão é bastante desenvolvida mesmo com apenas um tipo de opsina visual nos olhos, graças à organização do sistema visual e à complexidade do processamento nervoso.

Evolução e adaptação aos ambientes

A pesquisa também contribui para investigar como os mecanismos de percepção da luz mudaram ao longo da evolução dos bivalves. Estudos anteriores do grupo, que analisaram 205 espécies, identificaram associações entre a presença de ocelos e os ambientes ocupados pelos animais.

Os resultados indicaram uma tendência de surgimento dessas estruturas em linhagens que passaram a viver sobre o sedimento, onde há disponibilidade de luz. Em contrapartida, a perda de ocelos foi observada em grupos que passaram a viver enterrados no substrato ou em grandes profundidades, onde a iluminação é reduzida.

Ainda não estão totalmente esclarecidos os fatores evolutivos responsáveis pelo ganho e pela perda de opsinas. A relação entre esses mecanismos e as condições ambientais permanece como uma das questões a serem investigadas.

Os pesquisadores pretendem aprofundar os estudos sobre a percepção luminosa e explorar as bases genéticas de outras formas de interação dos bivalves com o ambiente, incluindo a percepção química, térmica e mecânica.

Compreender esses processos pode ajudar a avaliar os efeitos da poluição química e luminosa sobre esses animais, que desempenham funções importantes nos ecossistemas e têm relevância econômica.

O artigo Ocular and extraocular expression of opsins reveals evolutionary trends underlying visual and non-visual functions in bivalves (Pteriomorphia) está disponível na revista Proceedings of the Royal Society B.

Leia o estudo: https://royalsocietypublishing.org/rspb/article/293/2070/20260348/481616/