Como alguns animais sentem a textura arenosa de sua comida

O professor Craig Montell da UC Santa Bárbara e o colega de pós-doutorado Qiaoran Li publicaram um estudo em Biologia atual fornecendo a primeira descrição de como certos animais percebem a textura de seus alimentos em termos de textura ou suavidade. Eles descobriram que, em moscas-das-frutas, um canal mecanossensorial transmite essa informação sobre a textura de um alimento.

O canal, denominado TMEM63, faz parte de uma classe de receptores que aparecem nos organismos das plantas aos humanos. Como resultado, as novas descobertas podem ajudar a lançar luz sobre algumas das nuances do nosso próprio sentido do paladar.

“Todos nós reconhecemos que a textura dos alimentos tem um impacto sobre a atratividade dos alimentos”, disse Montell, Duggan e distinto professor do Departamento de Biologia Molecular, Celular e do Desenvolvimento. “Mas isso é algo que não entendemos muito bem.”

Li e Montell se concentraram nas moscas da fruta para investigar os mecanismos moleculares e celulares por trás do efeito da areia na palatabilidade dos alimentos. “Descobrimos que eles, como nós, têm preferências alimentares que são influenciadas por essa característica textural”, disse Montell. Eles desenvolveram um teste de sabor no qual adicionaram pequenas partículas de tamanhos variados a alimentos açucarados e descobriram que as moscas preferiam partículas de um tamanho específico.

Em trabalhos anteriores, Montell e seu grupo elucidaram as nuances em jogo no sentido do paladar. Em 2016, eles encontraram um canal que permite que as moscas sintam a dureza e a viscosidade de seus alimentos movendo as pequenas cerdas em sua língua ou lábio. Mais recentemente, eles descobriram os mecanismos pelos quais as temperaturas frias reduzem a palatabilidade.

Agora, os pesquisadores procuraram identificar um receptor necessário para detectar aspereza. Eles pensaram que seria um canal mecanicamente ativado que foi ativado quando as partículas curvaram levemente os fios de cabelo de uma mosca. No entanto, a inativação dos receptores conhecidos não teve impacto na preferência alimentar com base na maciez e caráter arenoso.

Em seguida, os autores consideraram a proteína TMEM63. “Fly TMEM63 é parte de uma classe de mecanossensores preservados de plantas a humanos”, disse Montell, “mas suas funções em animais eram desconhecidas.”

Com apenas a suspeita de que poderia transmitir informações sobre aspereza, Li e Montell inativaram o gene que codifica TMEM63 e compararam o comportamento das moscas mutantes com os de animais selvagens.

Depois de reter a comida dos animais por algumas horas, os pesquisadores mediram seu interesse em várias soluções de açúcar misturadas com partículas de tamanhos diferentes. Eles usaram a quantidade que a mosca estendeu sua tromba para avaliar o interesse do animal na comida que lhe foi apresentada. Li e Montell descobriram que, sem TMEM63, as moscas não podiam distinguir entre uma solução de água com açúcar puro e uma contendo pequenas esferas de sílica com cerca de 9 micrômetros de diâmetro, que é o nível de areia preferido das moscas.

Quando adicionaram produtos químicos para tornar a solução de açúcar menos agradável (um ácido suave, cafeína ou quantidades moderadas de sal), as microesferas reverteram a aversão das moscas. Mas não em moscas sem TMEM63. Ao restaurar o gene que codifica esse canal no labelo das moscas mutantes, os animais recuperaram sua capacidade de detectar areia.

“Não se sabia antes deste estudo que as moscas podiam discriminar os alimentos com base na aspereza”, observou Montell. “Agora que descobrimos que o canal mecanossensível é TMEM63, descobrimos uma função para essa proteína em um animal.”

O canal TMEM63 funciona em um único neurônio multidendrítico (md-L) em cada um dos dois rótulos no final da tromba da mosca. O neurônio detecta os movimentos da maioria das cerdas gustativas da etiqueta. Quando as porcas se movem levemente ao interagir com a partícula do alimento, o canal TMEM63 é ativado, que estimula o neurônio que transmite a sensação ao cérebro. Como um neurônio se conecta a muitas cerdas, ele pode não ser capaz de transmitir os dados de posição das partículas individuais, apenas uma sensação gestáltica de aspereza.

Ao aplicar força leve a essas cerdas, imitando a ação de pequenas partículas em uma solução arenosa, Montell e Li poderiam ativar o neurônio md-L. No entanto, o mesmo procedimento não mostrou qualquer efeito em moscas com TMEM63 removido. Curiosamente, ambos os grupos de animais puderam detectar forças maiores em suas porcas, como aquelas causadas por alimentos duros ou viscosos.

A equipe de Montell já havia mostrado que outro canal chamado TMC, que também é expresso em neurônios md-L, é importante na detecção dessas forças maiores. Tanto o TMEM63 quanto o TMC transmitem informações de textura sobre os alimentos e até ativam o mesmo neurônio. No entanto, os resultados de Li e Montell revelaram que os dois canais têm funções diferentes.

A textura pode fornecer muitas informações sobre os alimentos. Pode indicar frescor ou deterioração. Por exemplo, as frutas costumam virar farinhentas quando começam a estragar. “Os animais usam todas as informações sensoriais que podem para avaliar a palatabilidade dos alimentos”, disse Montell. “Isso inclui não apenas sua composição química, mas também cor, odor, temperatura e uma variedade de características texturais.

“O tamanho de partícula de 9 mícrons que as moscas mais apreciam corresponde em tamanho a alguns de seus alimentos favoritos, como levedura de brotamento e as partículas de sua fruta favorita”, explicou ele.

Montell sugeriu que TMEM63 quase certamente tem muitas outras funções em animais. “Esta proteína é conservada em humanos”, disse Montell. “Não sabemos se ele tem um papel na sensação de textura em humanos, mas provavelmente algum tipo de canal mecanicamente sensível sim.”