image: This image shows tubes containing fruit flies (Drosophila melanogaster) used in this study. view more
Credit: Roberto Keller (IGC).
Esta comunicado está disponível em inglês.
Uma equipa de investigadores no Instituto Gulbenkian de Ciência (Portugal), coordenada por Christen Mirth, descobriu que a formação das asas na mosca da fruta não se desenvolve de modo sincronizado com o desenvolvimento do organismo. Pelo contrário, está coordenada apenas em alguns marcos do desenvolvimento do resto do corpo. Este estudo, publicado na última edição da revista científica PLOS Genetics, ajuda a explicar como um organismo que enfrenta perturbações ambientais ou fisiológicas conserva a sua capacidade de formar órgãos e tecidos funcionais e de forma proporcional ao corpo no animal adulto.
Para um organismo em crescimento, é essencial que os processos de desenvolvimento sejam robustos e que assegurem a correta formação dos tecidos e órgãos, já que muitas vezes os organismos enfrentam perturbações ambientais ou fisiológicas. Para conseguir esta robustez, o desenvolvimento de cada órgão deve, em algum ponto, ser integrado com o desenvolvimento de todo o corpo, de forma a assegurar que é produzido um organismo proporcional e corretamente formado no fim do seu desenvolvimento. Christen Mirth e colegas propuseram estudar como é coordenado o desenvolvimento dos órgãos com o corpo inteiro, usando como organismo modelo a mosca da fruta, Drosophila melanogaster. O período juvenil na mosca da fruta é composto por três mudas larvais iniciais, seguido de uma fase móvel onde as larvas deixam a comida e procuram um local para começar a metamorfose, um estádio conhecido por pupariação. A equipa de investigação focou-‐se nestes eventos do desenvolvimento (muda larval, fase móvel e pupariação) para estudar como o desenvolvimento de asas é coordenado com o desenvolvimento de todo o corpo das larvas da mosca da fruta.
Os investigadores começaram por analisar a expressão de seis genes envolvidos na formação das asas em condições normais de crescimento, isto é, a uma temperatura de 25ºC, e criaram um esquema detalhado dos estádios. De seguida, os investigadores alteraram a temperatura e, com isso, as condições de crescimento da larva analisando a taxa de desenvolvimento da asa em relação ao desenvolvimento do corpo inteiro. Sabe-‐se que as moscas crescem mais rapidamente a temperaturas mais elevadas e mais lentamente a temperaturas mais baixas. No entanto, os investigadores observaram que o desenvolvimento das asas foi mais lento a 29 oC, comparativamente às moscas que cresceram em condições normais ou às que cresceram a 18 oC. "Este resultado surpreendeu-‐ nos porque conseguimos observar claramente um atraso no desenvolvimento das asas das larvas na fase móvel, mas a sua progressão acelerava mais próximo da fase de pupariação. Isto significa que o desenvolvimento é variável durante a sua progressão, mas converge no marco do desenvolvimento da pupariação", explica Marisa Oliveira.
Em seguida, os investigadores modificaram a fisiologia das larvas interferindo com a produção da hormona ecdisona, que regula diferentes eventos do desenvolvimento nas larvas como a fase móvel e a pupariação.
De forma semelhante ao observado nas situações de manipulação da temperatura, quando se alterou o tempo de síntese de ecdisona, os investigadores observaram que as asas se desenvolviam mais lentamente no início, mas o seu desenvolvimento era acelerado para conseguir uma coordenação com o resto do corpo na fase de pupariação.
Estes resultados apoiam a hipótese proposta por esta equipa de investigação, de que o desenvolvimento das asas na mosca da fruta está alinhado com o desenvolvimento de todo o corpo em duas etapas: a muda e a pupariação. Marisa Oliveira conclui: "Com este trabalho, propomos um novo paradigma sobre a coordenação órgão-‐órgão e órgão-‐corpo durante o desenvolvimento. Sugerimos que os organismos alcançam essa coordenação não pela comunicação contínua, mas sim pela comunicação focada em marcos de desenvolvimento".
Christen Mirth acrescenta: "O próximo desafio é entender a natureza dessa comunicação nestes marcos."
Esta investigação foi conduzida no Instituto Gulbenkian de Ciência (Portugal) e financiada pela Fundação Calouste Gulbenkian (Portugal) e Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT, Portugal)
*Oliveira, M.M., Shingleton, A.W., Mirth, C.K. (2014) Coordination of wing and whole body development at developmental milestones ensures robustness against environmental and physiological perturbations. PLOS Genetics 10 (6): e1004408, doi/pgen.1004408. http://www.plosgenetics.org/doi/pgen.1004408
Mais informação:
Ana Mena
Equipa de Comunicação de Ciência
Instituto Gulbenkian de Ciência
Tel. +351 21 440 7959
anamena@igc.gulbenkian.pt
Christen Mirth
Desenvolvimento, Evolução e Ambiente
Instituto Gulbenkian de Ciência
Tel. +351 214464678
christen@igc.gulbenkian.pt
Journal
PLoS Genetics