Apesar de sua importa¢ncia central, as origens do cérebro ainda não foram descobertas. Os primeiros cérebros de animais surgiram hácentenas de milhões de anos. Hoje, apenas as espanãcies animais mais primitivas, como as esponjas aqua¡ticas, não tem cérebro. Paradoxalmente, essas espanãcies podem ser a chave para desvendar o mistério de como os neura´nios e os cérebros evolua­ram pela primeira vez.

Neura´nios individuais em um cérebro se comunicam por meio de sinapses. Essas conexões entre as células estãono cerne da função cerebral e são reguladas por vários genes diferentes. As esponjas não tem essas sinapses, mas seu genoma ainda codifica muitos dos genes sina¡pticos. Os cientistas do EMBL perguntaram por que esse poderia ser o caso. Suas últimas descobertas foram publicadas hoje na revista Science .

"Sabemos que esses genes sina¡pticos estãoenvolvidos na função neuronal em animais superiores . Encontra¡-los em espanãcies primitivas como esponjas levanta a questão: se esses animais não tem cérebros, qual éo papel desses genes?" disse Detlev Arendt, lider do grupo EMBL e cientista saªnior da EMBL Heidelberg. "Por mais simples que parea§a, responder a essa pergunta estava além de nossas habilidades tecnologiicas atéagora."

Para estudar o papel desses genes sina¡pticos em esponjas, o laboratório Arendt estabeleceu tecnologias microflua­dicas e gena´micas na esponja de águadoce Spongilla lacustris. Usando essas técnicas, os cientistas capturaram células individuais de várias esponjas dentro de gota­culas microflua­dicas e, em seguida, trazram o perfil da atividade genanãtica de cada canãlula.

"Na³s mostramos que certas células nas ca¢maras digestivas da esponja ativam os genes sina¡pticos. Portanto, mesmo em um animal primitivo sem sinapses, os genes sina¡pticos são ativos em partes especa­ficas de seu corpo", disse Jacob Musser, cientista pesquisador do grupo Arendt e lider autor do estudo.

As esponjas usam suas ca¢maras digestivas para filtrar os alimentos da águae interagir com os micróbios ambientais. Para entender o que as células que expressam genes sina¡pticos fazem, o grupo Arendt juntou forças com seis equipes EMBL, bem como colaboradores na Europa e em todo o mundo. Trabalhando com as instalações do núcleo de microscopia eletra´nica da EMBL, a equipe de Yannick Schwab e o grupo de Thomas Schneider operando linhas de luz sa­ncrotron na EMBL Hamburgo, os pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem de imagem correlativa. "Ao combinar microscopia eletra´nica com imagem de raios-X em uma linha de luz sa­ncrotron, fomos capazes de visualizar o comportamento atordoante dessas células", explicou o Dr. Schwab.

Os cientistas capturaram instanta¢neos tridimensionais de células rastejando pela ca¢mara digestiva para limpar invasores bacterianos e enviar longos braa§os que envolvem o aparelho de alimentação de células digestivas especa­ficas. Esse comportamento cria uma interface para a comunicação canãlula-canãlula-alvo, como também acontece nas sinapses entre células neuronais em nossos cérebros.

"Nossos resultados apontam para as células que regulam a alimentação e controlam o ambiente microbiano como possa­veis precursores evolutivos para os primeiros cérebros de animais", disse o Dr. Musser.