O cérebro é um órgão de complexidade incalculável, e ainda estamos apenas começando a entender como ele passa a existir.
Em um artigo publicado hoje na Nature Neuroscience, uma equipe de pesquisa liderada por Stanford afirma que os cérebros de humanos e de outros animais são, na verdade, compostos por dois sistemas neurais que colaboram entre si e começam a se desenvolver paralelamente nos primeiros momentos do embrião.
O estudo indica que as diferentes regiões cerebrais surgem de tipos distintos de células embrionárias, conhecidas como progenitoras.
Os pesquisadores descobriram que um tipo de célula progenitora dá origem ao prosencéfalo e ao mesencéfalo, enquanto outro segue uma trajetória inteiramente diferente para formar o rombencéfalo.
Duas origens no desenvolvimento do cérebro
A descoberta inicial foi feita ao analisar como os cérebros de camundongos se desenvolviam a partir da fase embrionária muito precoce chamada gastrulação.
Em seguida, a equipe confirmou que as células-tronco pluripotentes humanas também percorrem essas mesmas trajetórias, conforme os sinais que recebem.
Em um feito inédito na ciência, os cientistas conseguiram estimular células-tronco humanas a se desenvolverem em neurônios motores do rombencéfalo, com atividade elétrica e proteínas características dessas células.
As células progenitoras que formam as regiões do prosencéfalo e do mesencéfalo produzem uma proteína específica por meio de um gene chamado Otx2, enquanto as células destinadas ao rombencéfalo expressam um gene chamado Gbx2.
Os dois tipos de células progenitoras constituem a base do órgão completo que é o nosso cérebro, mas suas funções não podem ser trocadas entre si.
A própria forma como seu DNA é empacotado também é essencialmente diferente, com “paisagens” de cromatina totalmente distintas.
Isso pode esclarecer por que experiências para cultivar em laboratório as células que compõem o rombencéfalo frequentemente não deram certo: talvez tenham empregado os blocos de construção errados, isto é, células destinadas a se tornar tecido do prosencéfalo.
“Na biologia de células-tronco, as pessoas estão sempre fixadas em criar o tipo celular final, como o neurônio… Mas é importante começar nos estágios mais iniciais do desenvolvimento embrionário”, diz o biólogo do desenvolvimento Rayyan Jokhai, co-primeiro autor do artigo ao lado de sua colega Carolyn Dundes.
“Nossa atenção cuidadosa a esse momento inicial nos permitiu identificar essa divisão fundamental no desenvolvimento do cérebro”, acrescenta Jokhai.
Esse aspecto da pesquisa provavelmente acelerará estudos sobre doenças que afetam o tronco encefálico, atingindo as funções mais básicas do nosso corpo.
Além das implicações para a pesquisa médica, a descoberta também suscita muitas perguntas sobre a história evolutiva dos cérebros animais.
Um plano evolutivo de duas partes
“Nossa pesquisa sugere que a evolução pegou dois sistemas neurais existentes e os reuniu espacialmente”, afirma o biólogo do desenvolvimento Kyle Loh, cujo laboratório sediou a pesquisa.
“Ter o cérebro como um único órgão provavelmente seria mais eficiente, mas dependemos dessa forma primordial de criar o cérebro como duas partes separadas.”
“Fiquei surpreso com nossas descobertas porque a palavra ‘cérebro’ sugere um órgão contínuo que provavelmente tem uma única origem”, diz Jokhai.
“Mas, mesmo há 500 milhões de anos, existiam esses sistemas neurais separados, que agora quase funcionam como um só, o que é muito legal.”
Essas declarações exigem um pouco mais de contexto: Loh e Jokhai não querem dizer que os sistemas neurais necessariamente começaram como dois órgãos distintos.
O que descrevem é uma inferência evolutiva baseada na forma como os cérebros dos animais modernos se desenvolvem durante a gastrulação.
Os cientistas identificaram esse sistema cerebral composto - no qual os dois tipos de células progenitoras cooperam para formar um órgão completo - na fase de gastrulação de embriões modernos de camundongo, macaco, galinha, peixe-zebra e verme-bolota.
Todos esses animais compartilham um ancestral comum na árvore evolutiva da vida, e os cientistas estimam que todos se separaram desse único ponto há cerca de 550 milhões de anos.
O estudo sugere que os cérebros dos animais - inclusive o nosso - seguem esse projeto de duas partes há centenas de milhões de anos.
Porém, as evidências disponíveis até agora não permitem determinar se essas duas partes de fato evoluíram de maneira independente: essa é uma questão para pesquisas futuras.
A pesquisa foi publicada na Nature Neuroscience.
Este artigo foi verificado por Peter Dockrill e editado por Peter Dockrill. Embora tenhamos orgulho do nosso processo, somos apenas humanos. Se você encontrar um erro, avise-nos.
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