Esses peixes das cavernas perderam os olhos repetidamente e podem ser a chave para combater a obesidade.

Os tetras mexicanos são uma espécie de peixe muito peculiar . São encontrados em muitos rios e lagos no México e no sul do Texas, onde parecem perfeitamente normais. Mas, ao contrário da maioria dos outros peixes, os tetras também vivem em cavernas. E lá, na ausência de luz, eles parecem radicalmente diferentes: são muito pálidos e, surpreendentemente, não têm olhos.

Repetidamente, sempre que uma população era arrastada para uma caverna e sobrevivia tempo suficiente para que a seleção natural fizesse seu trabalho, os olhos desapareciam. "Mas não é como se os peixes cavernícolas tivessem perdido tudo", diz a geneticista Jaya Krishnan, da Fundação de Pesquisa Médica de Oklahoma. "Também houve muitas melhorias."

Embora o desaparecimento dos olhos continue a fascinar os biólogos, nos últimos anos a atenção se voltou para outros aspectos intrigantes da biologia dos peixes cavernícolas. Está cada vez mais claro que eles não apenas perderam a visão, mas também adquiriram muitas adaptações que os ajudam a prosperar no ambiente cavernícola, incluindo algumas que podem conter pistas para o tratamento da obesidade e do diabetes em humanos.

Livrando-se de olhos caros

A razão para a perda dos olhos é debatida há muito tempo. Alguns biólogos costumavam argumentar que eles simplesmente atrofiavam ao longo das gerações porque animais cavernícolas com olhos defeituosos não sofriam nenhuma desvantagem. Mas outra explicação agora é considerada mais provável, de acordo com o fisiologista evolucionista Nicolas Rohner, da Universidade de Münster, na Alemanha: "Os olhos são muito caros em termos de recursos e energia. A maioria das pessoas agora concorda que deve haver alguma vantagem em perdê-los, se não forem necessários."

Cientistas observaram que mutações em diferentes genes envolvidos na formação dos olhos causaram a perda dos mesmos . Em outras palavras, diz Krishnan, "diferentes populações de peixes-caverna perderam os olhos de maneiras diferentes".

Enquanto isso, os outros sentidos dos peixes tendem a se tornar mais aguçados. Estudos descobriram que peixes que vivem em cavernas conseguem detectar níveis mais baixos de aminoácidos do que peixes que vivem na superfície. Eles também têm mais papilas gustativas e uma densidade maior de células sensoriais ao longo do corpo, o que lhes permite sentir a pressão e o fluxo da água.

As regiões do cérebro que processam outros sentidos também se expandiram, afirma a bióloga do desenvolvimento Misty Riddle, da Universidade de Nevada, em Reno, coautora de um artigo de 2023 sobre a pesquisa do tetra mexicano . "Acho que o que aconteceu é que você teve que meio que desativar o programa ocular para expandir as outras áreas."

O que acontece é que os processos que sustentam a formação dos olhos são eliminados. Assim como os membros da espécie que não vivem em cavernas, todos os embriões de peixes cavernícolas começam a desenvolver olhos. Mas, após algumas horas, as células oculares em desenvolvimento começam a morrer , até que toda a estrutura desapareça. Riddle acredita que essa aparente ineficiência pode ser inevitável. "O desenvolvimento inicial do cérebro e dos olhos está completamente interligado — eles acontecem ao mesmo tempo", diz ele. Isso significa que a maneira menos prejudicial de desenvolver a deficiência visual pode ser começar a formá-los e, em seguida, se livrar deles.

No que Krishnan e Rohner chamaram de "um dos experimentos mais impressionantes já conduzidos no campo da evolução dos vertebrados", um estudo publicado em 2000 mostrou que o destino do olho de um peixe-caverna é fortemente influenciado por sua lente . Os cientistas demonstraram isso transplantando a lente de um embrião de peixe que vive na superfície para um embrião de peixe-caverna, e vice-versa. Ao fazer isso, o olho do peixe-caverna desenvolveu uma retina, bastonetes e outras partes oculares importantes, enquanto o olho do peixe que vive na superfície permaneceu pequeno e subdesenvolvido.

Fome e compulsão alimentar

É fácil entender por que os peixes cavernícolas estariam em desvantagem se tivessem que manter tecidos caros que não utilizam. Como relativamente pouca coisa vive ou cresce em suas cavernas, os peixes provavelmente sobrevivem com uma dieta escassa, composta principalmente de fezes de morcegos e detritos orgânicos que chegam com a estação chuvosa. Pesquisadores que mantêm peixes cavernícolas em laboratórios descobriram que, geneticamente, essas criaturas são extremamente adaptadas para absorver e armazenar nutrientes. "Eles estão constantemente com fome e comem tudo o que podem", diz Krishnan.

Curiosamente, os peixes apresentam pelo menos duas mutações associadas ao diabetes e à obesidade em humanos. No entanto, em peixes cavernícolas, essas mutações podem estar subjacentes a algumas características muito úteis para um peixe que ocasionalmente tem bastante comida, mas frequentemente não tem nada. Quando os cientistas compararam peixes cavernícolas com peixes de superfície mantidos em laboratório nas mesmas condições, os peixes cavernícolas alimentados com quantidades regulares de ração padrão "engordaram". "Eles têm altos níveis de açúcar no sangue", diz Rohner. "Mas, curiosamente, não desenvolvem sinais óbvios de doença."

As gorduras podem ser tóxicas para os tecidos, explica Rohner, por isso são armazenadas nas células adiposas. "Mas, quando essas células ficam muito grandes, podem se romper, e é por isso que frequentemente observamos inflamação crônica em humanos e outros animais que armazenaram muita gordura em seus tecidos." No entanto, um estudo de 2020 realizado por Rohner, Krishnan e colegas revelou que mesmo peixes de caverna bem alimentados apresentavam menos sinais de inflamação em seus tecidos adiposos do que peixes de superfície.

Mesmo nas condições precárias das cavernas, os peixes selvagens podem às vezes engordar muito, diz Riddle. Isso provavelmente ocorre porque, quando o alimento chega à caverna, os peixes comem o máximo que podem, pois pode não haver mais nada por perto por um longo tempo. Curiosamente, diz Riddle, a gordura deles costuma ser amarelo-vivo, devido aos altos níveis de carotenoides, a substância encontrada nas cenouras que nossas avós diziam ser boa para os olhos.

"A primeira coisa que descobrimos, é claro, foi que eles os acumulam porque não têm olhos", diz Riddle. Nessa espécie, essas ideias podem ser postas à prova: cientistas podem cruzar peixes de superfície (com olhos) e peixes de caverna (sem olhos) e observar a aparência de seus filhotes. Uma vez feito isso, diz Riddle, os pesquisadores não veem relação entre a presença ou o tamanho dos olhos e o acúmulo de carotenoides. Alguns peixes de caverna sem olhos tinham gordura praticamente branca, indicando níveis mais baixos de carotenoides.

Em vez disso, Riddle acredita que esses carotenoides podem ser outra adaptação para suprimir a inflamação, o que pode ser importante na natureza, já que os peixes das cavernas tendem a comer demais sempre que a comida chega.

Estudos de Krishnan, Rohner e seus colegas, publicados em 2020 e 2022, revelaram outras adaptações que parecem ajudar a reduzir a inflamação. As células do peixe-caverna produzem níveis mais baixos de certas moléculas chamadas citocinas, que promovem a inflamação , bem como níveis mais baixos de espécies reativas de oxigênio , subprodutos do metabolismo corporal que danificam os tecidos e que costumam estar elevados em pessoas com obesidade ou diabetes.

Krishnan está investigando isso mais a fundo, na esperança de entender como peixes de cavernas bem alimentados se mantêm saudáveis. Rohner, por sua vez, está cada vez mais interessado em como os peixes de cavernas sobrevivem não apenas à superalimentação, mas também a longos períodos de fome.

Sem desperdício

Em um nível mais fundamental, os pesquisadores ainda esperam descobrir por que o tetra-mexicano evoluiu para um comportamento cavernícola, enquanto outros peixes fluviais mexicanos, que também tendem a viver em cavernas, não. Em todo o mundo, existem mais de 200 espécies de peixes adaptados a cavernas, mas aqueles que também têm populações de superfície são bastante raros. "Pode-se presumir que há algo na composição genética dos tetras que facilita sua adaptação", diz Riddle.

Embora os peixes cavernícolas sejam hoje animais de laboratório bem estabelecidos, utilizados em pesquisas e facilmente adquiridos para esse fim, é importante preservá-los em seu habitat natural para salvaguardar as lições que ainda podem nos ensinar. "Existem centenas de milhões de peixes na superfície", diz Rohner, mas as populações de peixes cavernícolas são menores e vulneráveis ​​a pressões como poluição e extração de água das cavernas durante as secas.

Um dos alunos de Riddle, David Pérez Guerra, agora faz parte de um comitê de apoio à conservação de peixes cavernícolas. E os próprios pesquisadores também estão se tornando mais cuidadosos. "Os tecidos de peixes coletados durante nossa última visita de campo ao laboratório beneficiaram nove laboratórios diferentes", diz Riddle. "Não desperdiçamos nada."

Artigo traduzido por Debbie Ponchner .

Este artigo foi publicado originalmente no Knowable en español , uma publicação sem fins lucrativos dedicada a tornar o conhecimento científico acessível a todos.