Mecanismos moleculares muito similares entre escamas de peixes, pelos e penas

Um recente estudo publicado no eLife, examinando o processo evolucionário por trás da transformação das escamas dos nossos ancestrais peixes para penas, pelos, entre outros apêndices epiteliais, mostrou que o percurso molecular de formação dos diferentes apêndices entre os atuais peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos continua extremamente parecido, indicando uma óbvia ancestralidade de todos eles oriunda antes mesmo dos tetrápodes terrestres surgirem na Terra.

Quando os peixes marinhos primeiro começaram a se rastejar pela superfície terrestre há 385 milhões de anos (1), eles inicialmente carregaram consigo a 'armadura corporal' típica desses animais: escamas. Evidências fósseis mostram que esses nossos antigos ancestrais retiveram as escamas por um longo tempo como uma proteção contra os perigos do novo ambiente (como maior quantidade de raios-UV) à medida que evoluíam para os tetrápodes. Com o tempo, e após diversas diversificações de espécies, os animais terrestres começaram a se livrar das suas pesadas escamas ganhas de herança e as trocaram por pelos, cabelos e penas, entre outras estruturas epidérmicas.

(1) Para saber mais sobre o assunto, acesse: A Evolução é um FATO CIENTÍFICO

O novo estudo explorou o processo de formação de escamas no peixe-zebra (Danio rerio), animal bastante familiar aos cientistas e muito utilizado em estudos evolutivos. O que os pesquisadores encontraram foi que os mecanismos moleculares de desenvolvimento de escamas nos peixes permanecem ainda altamente similares àqueles responsáveis pela produção de penas nas aves, pelos nos cães e cabelo nos humanos, sugerindo uma origem evolucionária comum para todos os apêndices na epiderme dos vertebrados, há centenas de milhões de anos, e antes mesmo do surgimento de mandíbula, membros, dentes e mesmo de um esqueleto interno.

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Para chegarem nessa conclusão, os pesquisadores acompanharam todo o processo de desenvolvimento das escamas junto com manipulações das atividades de sinalização celular para elucidar as características centrais do padrão de escamas e morfogênese. As análises mostraram que o desenvolvimento das escamas requer a atividade sincronizada de sinalização da Wnt/beta-catenina, Ectodisplasina (Eda) e do fator e crscimento do Fibroblasto (Fgf). Esse módulo regulatório coordena a migração celular coletiva dependente Hedgegog (HH) durante a invaginação epidérmica, um comportamento celular não implicado antes na morfogênese dos apêndices localizados na pele. Esse processo é muito similar ao que ocorre nos outros vertebrados que também possuem apêndices epidérmicos, como as aves.

Esse achado reforça evidências anteriores de que todos os apêndices na pele incluindo pelos, penas, glândulas sudoríparas, glândulas mamárias, escamas (pássaros, peixes, répteis) e mesmo os epiteliais, como os dentes, por exemplo possuem um percurso molecular comum que se originou antes mesmo do surgimento dos tetrápodes terrestes. Nesse sentido, também fica sugerido que os apêndices na pele perderam a matriz dérmica calcificada ao longo do percurso evolutivo e ganharam uma queratinização dérmica que eventualmente levou aos atuais apêndices nos amniotas, mas conservando os mecanismos moleculares presentes na formação das escamas dos primeiros ancestrais marinhos que se aventuraram em terra firme.

Além de esclarecer o campo de estudos sobre a evolução dos mecanismos genéticos regulatórios entre os animais, e sobre a diferenciação e organização celular desde a fase embrionária, o novo achado fornece um novo modelo para se estudar problemas/doenças que surgem durante a formação de apêndices epiteliais em humanos, como a má formação de dentes. E como as escamas dos peixes-zebras conseguem se regenerar, talvez seja possível descobrir um modo de regenerar dentes, por exemplo, estudando esse animal (o qual é muito fácil de ser lidado, manipulado e analisado).

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Publicação do estudo: eLife