E se os cientistas pudessem estudar doenças psiquiátricas humanas em plantas? Os pesquisadores de Yale acham que é possível e deram um primeiro passo importante.
Por Mallory Locklear, Universidade de Yale com informações de Phys.
Em um estudo publicado em 2 de junho na Cellular and Molecular Life Sciences ,pesquisadores de Yale investigaram um gene muito semelhante em plantas e mamíferos e observaram como isso afeta o comportamento de cada um.
Tamas Horvath, professor de Medicina Comparada Jean e David W. Wallace e autor sênior do estudo, vem pensando nessa possibilidade há algum tempo.
“Anos atrás, comecei a me interessar por essa ideia de que todo organismo vivo deve ter alguma homologia, alguma semelhança em como eles são ou o que fazem”, disse ele.
Quando ele começou a estudar o comportamento e as mitocôndrias – estruturas especializadas dentro das células que geram energia – essa ideia voltou a ele. Ele pensou que se alguém pudesse alterar genes mitocondriais em animais e ver quais comportamentos mudaram, e então tentar a mesma coisa com genes semelhantes em plantas, poderia eventualmente ser possível entender melhor o comportamento humano através do estudo de plantas. Se você levar essa ideia mais um passo, disse Horvath, talvez seja possível, por exemplo, desenvolver uma planta esquizofrênica.
“Se você pudesse desenvolver tal modelo, isso significaria que você teria espécies alternativas, não apenas mamíferos, com as quais investigar aspectos do comportamento humano”, disse Horvath, que observou que esse é o objetivo da medicina comparada, para ver como não -modelos humanos podem ser usados para estudar as condições humanas.
Para este estudo, Horvath e seus colegas estudaram um gene mitocondrial (Friendly Mitochondria, ou FMT) encontrado em uma pequena planta chamada Arabidopsis thaliana e um gene muito semelhante (Clustered mitochondria homolog, ou CLUH) encontrado em camundongos.
As mitocôndrias regulam funções importantes como o metabolismo e são críticas para a manutenção da saúde. Tanto em plantas quanto em humanos, as mitocôndrias disfuncionais podem afetar o desenvolvimento e levar a doenças, incluindo doenças neurodegenerativas como doença de Alzheimer, doença de Parkinson, doença de Huntington e esquizofrenia em humanos.
Para o estudo, os pesquisadores compararam plantas típicas, plantas sem FMT e plantas com FMT hiperativa para entender melhor o papel do gene. Eles descobriram que isso afeta muitas características importantes, incluindo germinação ou brotação de sementes, comprimento da raiz, época de floração e crescimento das folhas.
Eles também analisaram dois importantes comportamentos das plantas.
A primeira foi a resposta ao estresse salino. Muito sal pode matar as plantas, então elas desenvolveram comportamentos para evitá-lo. Quando há excesso de sal em seu ambiente, as plantas tendem a interromper a germinação, retardar a floração e interromper o crescimento das raízes. Os pesquisadores descobriram que o FMT é fundamental para esses comportamentos que evitam o sal.
O segundo tipo de comportamento vegetal que eles investigaram é conhecido como comportamento hiponástico – movimentos baseados em ritmos circadianos. “As plantas são tremendamente impactadas pelos ritmos circadianos porque a luz é a fonte de energia crítica para elas”, disse Horvath.
Para Arabidopsis, os comportamentos hiponásticos incluem a maneira como suas folhas se movem ao longo do dia e da noite. Durante o dia, suas folhas são mais planas e mais expostas ao sol. À noite, quando não há luz solar para absorver, as folhas se inclinam para cima. Horvath e seus colegas descobriram que o FMT também desempenha um papel importante nesse comportamento, regulando o quanto e a rapidez com que as folhas se movem.
Para começar a conectar isso aos mamíferos, os pesquisadores avaliaram uma variedade de comportamentos de camundongos, comparando camundongos típicos àqueles com CLUH reduzido, um gene muito semelhante ao FMT. Usando um teste comportamental no qual camundongos são colocados em um ambiente aberto, eles observaram que camundongos com menos CLUH eram mais lentos e percorriam distâncias mais curtas do que seus pares.
“Os camundongos tiveram uma resposta semelhante às plantas, com velocidade alterada e atividade locomotora geral alterada”, disse Horvath. “É rudimentar, mas ainda indica que você pode ter mecanismos relacionados às mitocôndrias que decodificam funções semelhantes em plantas e animais”.
Embora haja mais trabalho a fazer, é um primeiro passo empolgante, disse ele. Plantas como Arabidopsis e mamíferos compartilham vários genes e processos celulares semelhantes , não apenas FMT e CLUH.
“O objetivo a longo prazo é desenvolver uma espécie de dicionário que catalogue essas semelhanças entre plantas e animais e usá-lo para fazer perguntas de pesquisa de forma mais robusta”, disse Horvath. “É possível que esta planta possa servir como um organismo modelo complementar para pesquisas comportamentais no futuro”.
Mais informações: Alexandra Ralevski et al, Plant mitochondrial FMT and its mammalian homolog CLUH controls development and behavior in Arabidopsis and locomotion in mice, Cellular and Molecular Life Sciences (2022). DOI: 10.1007/s00018-022-04382-3
