A descoberta pode ser o primeiro gene bioluminescente identificado em um cordado, pode ser comum na árvore da vida

“Nós sabemos que em toda a árvore da vida, existem muitas centenas de organismos que podem produzir luz e que o fazem por uma variedade de razões”, disse o co-autor Michael Tessler, professor assistente do St. Francis College que liderou a pesquisa enquanto ele estava pesquisador de pós-doutorado no American Museum of Natural History. “Nosso trabalho sugere que existe um gene comum compartilhado por pelo menos alguns animais que, com algumas pequenas mudanças, podem ser responsáveis ​​por essa bioluminescência. Um gene de referência como esse poderia ajudar a explicar quantos desses organismos tão diferentes, como uma estrela frágil e a salmoura do mar, acabou com a mesma capacidade de brilhar. “

A ideia deste estudo surgiu em 2017, quando o coautor David Gruber, pesquisador associado do museu e professor presidencial do Baruch College, estava na costa do Brasil testando uma nova ferramenta de coleção equipada para um submersível: mãos robóticas macias destinadas a segurar suavemente delicadas criaturas marinhas. A equipe da expedição, que incluía o curador do museu John Sparks e foi financiada pela Dalio Family Foundation e OceanX, coletou uma seleção de pirossomas do tamanho de salsichas (Pyrosoma atlanticum)

Essas colônias gelatinosas são compostas por centenas de pequenos animais chamados zoóides, cada um com um coração e um cérebro, que trabalham juntos para se mover, comer e respirar. O nome pirossomo, que em grego se traduz como “corpo de fogo”, é derivado de suas exibições bioluminescentes únicas, que, ao contrário de muitos animais bioluminescentes, podem ser ativadas pela luz. Embora os pirossomas tenham atraído a atenção dos naturalistas nos séculos 17 e 18, muitos dos fatos mais básicos sobre sua bioluminescência permanecem ilusórios.

“Entender a via bioquímica da bioluminescência dos pirossomas é de particular interesse porque, como cordados, esses animais são muito mais parentes dos vertebrados, e de nós como humanos, do que muitas das criaturas bioluminescentes mais tradicionais que podem vir à mente. , coisas como águas-vivas ou vaga-lumes “, disse Gruber.

Como outros organismos bioluminescentes, os pirossomas dependem de uma reação química entre um substrato (luciferina) e um gene (luciferase) para produzir luz. Os pesquisadores descobriram que a mistura de um tipo comum de luciferina, chamada coelenterazina, com Pyrosoma atlanticum resultou em bioluminescência. Para investigar melhor o funcionamento interno dessa reação, eles sequenciaram o RNA de pirossomas coletados no Brasil, bem como de espécimes adicionais encontrados em uma grande floração na Ilha de Vancouver, no Canadá.

Os pesquisadores descobriram um gene que corresponde a uma luciferase frequentemente usada em biotecnologia encontrada em amores-perfeitos marinhos, um parente de águas-vivas, anêmonas e corais. Eles confirmaram que o gene do pirossomo recém-descoberto produz, de fato, luz ao expressá-la em uma colônia bacteriana e adicionar coelenterazina.

“Fazer parte deste estudo foi como fazer parte de um romance de mistério centenário sobre como o pirossoma brilha no escuro”, disse Jean Gaffney, co-autora e professora assistente do Baruch College. “Eu nunca trabalhei com uma espécie que fosse aparentemente tão estranha, mas como um acorde é muito semelhante a nós.”

Um gene semelhante foi recentemente previsto de uma estrela quebradiça bioluminescente, indicando que esses tipos de luciferases podem ter evoluído convergentemente a partir de um gene de referência.

“Este estudo avança o debate sobre a bioluminescência dos pirossomas”, disse Tessler. “Nós fornecemos uma justificativa para a ideia de que este animal produz sua própria luz e poderia fazê-lo devido a um padrão de evolução que se repete em toda a árvore da vida animal.”