Publicado por: Djalma Santos | 13 de setembro de 2012

Animais fotossintetizantes

                  Uma equipe de cientistas liderada pela professora Mary E. Rumpho da Universidade Maine (EUA) descobriu o primeiro animal, a Elysia chlorotica, que consegue realizar a fotossíntese utilizando elementos fotossintetizantes provenientes da alga que come, a Vaucheria litorea.  A E. chlorotica é uma pequena lesma (molusco gastrópode marinho, da ordem dos opistobrânquios) hermafrodita que pode crescer até 60 milímetros, embora geralmente cresçam até cerca de 30 milímetros. Ela pode ser encontrada ao longo da costa leste dos Estados Unidos e em algumas partes da Nova Escócia  e do  Canadá, particularmente em pântanos, brejos e riachos rasos, em profundidades de 0 m a 0,5 m. O indivíduo adulto é gelatinoso, tem corpo em forma de folha e geralmente exibe cor verde brilhante (figura abaixo). A coloração se deve à presença da clorofila presente nos cloroplasto que ele adquire, via de regra, da alga V. litorea, por ocasião de sua nutrição e armazena nas células do seu aparelho digestivo. Pode, no entanto, ser avermelhado ou de cor acinzentada, dependendo da quantidade de clorofila  nas suas glândulas digestivas, que se ramificam por todo o seu corpo.

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                     A incorporação dos cloroplastos pelas células da E. chlorotica, durante a nutrição, permite que ela capte a energia luminosa, por meio da fotossíntese, como ocorre nos vegetais. Essa incorporação é bastante benéfica para a E. chlorotica porque durante o tempo em que as algas não estão disponíveis com fonte alimentícia adequada, ela pode sobreviver utilizando os açúcares produzidos pela fotossíntese que realiza. A capacidade fotossintetizante desse molusco é resultado, em última análise, de uma relação subcelular endossimbiótica com os cloroplastos que ela “rouba” da alga, que constitui sua fonte alimentar predileta. Dessa forma, para que a E. chlorotica realize esse processo, incomum, embora não único no reino animal, como veremos mais adiante, é necessário que ela se alimente da alga e ingira os referidos organoides fotossintetizantes, fenômeno conhecido como cleptoplastia.

                Trabalhos desenvolvidos por Mary E. Rumpho e colaboradoresmostraram que a relação da E. chlorotica com a V. litorea vai além de uma simples incorporação de cloroplastos. Ela retém também genes responsáveis pela produção de clorofila, que inclui no seu genoma e os transmite às gerações futuras. Esses genes que são tomados, juntamente com os cloroplastos, quando as algas são processadas no intestino da lesma, fazem com que ela não dependa apenas da reserva de clorofila, obtida durante a nutrição, para realizar a fotossíntese. A E. chlorotica não consegue, entretanto, sintetizar seus próprios cloroplastos por isto é necessário que ela assimile esses organoides da alga, a fim de ser capaz de sobreviver unicamente com a fotossíntese. De qualquer forma, após a ingestão de certa quantidade de cloroplasto, ela é capaz, desde que haja suficiente quantidade de luz, de sobreviver e de crescer normalmente a partir das substâncias elaboradas pela fotossíntese, sem que haja, portanto, nutrição adicional. Neste contexto, a equipe de Mary publicou em novembro de 2008, na revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences),um trabalho demonstrando que a E. chlorotica possui um gene nuclear de fotossíntese, o psbO (oxygenic photosynthesis), idêntico ao da alga que lhe serve de alimento e não presente, naturalmente, em nenhum outro animal. A proteína psbO, produto do referido gene, faz parte do sistema fotossintetizante de plantas e de outros organismos capazes de realizar a fotossíntese. Ela é uma subunidade extrínseca do fotossistema II (PSII) e fica exposta no lado luminal da membrana do tilacoide.

Para demonstrar a referida incorporação gênica, pesquisadores privaram a E. chlorotica da ingestão da alga por um período de oito meses. Perceberam, após esse intervalo de tempo, que apesar de ela se apresentar menos verde e mais amarelada, a maioria dos cloroplastos presentes no seu interior permanecera intacto, mantendo, inclusive, a sua estrutura fina. A capacidade de manter os cloroplastos adquiridos da V. litorea em estado funcional indica que o referido molusco deve possuir genes relacionados com a fotossíntese no interior do seu genoma, como mencionamos acima, adquiridos, provavelmente, através de uma transferência horizontal de genes. Estudos recentes parecem comprovar que a passagem desses genes para o animal é feita por intermédio de um vírus, que, dessa forma, atua como um vetor. Conquanto os cientistas tenham demonstrado a retenção e a incorporação de genes da V. litorea pela E. chlorotica eles ainda não sabem como os referidos genes se mantêm funcionais dentro das células do citado molusco. Foi mostrado, também, que os cloroplastos extraídos da E. chlorotica permaneceram ativos durante cerca de um ano. Isto significa que, uma vez alimentada das algas, quando jovem, a lesma, tendo acesso à luz solar, não necessita voltar a se alimentar durante toda sua vida.

Durante a nutrição, a E. chlorotica usa sua rádula para perfurar um filamento da V. litorea (figura abaixo) e sugar o seu conteúdo, mantendo os cloroplastos ilesos. A aquisição desses organoides fotossintetizantes ocorre imediatamente após a metamorfose do estágio veliger, quando esta larva começa a se nutrir da alga. Em função disto, lesmas juvenis podem apresentar coloração marrom com pequenas manchas vermelhas ou brancas espalhadas pelo corpo, até que ingiram as algas, quando se tornam verdes.

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A Elysia viridis (figura abaixo) é outra espécie de molusco fotossintetizante. Ela cresce, normalmente, até cerca de 50 mm de comprimento total, embora haja exemplares com menos de 10 mm. Seu corpo, em forma de folha delicada que se afila posteriormente, exibe uma cor verde brilhante ou marrom, de acordo com a dieta, com frequentes manchas iridescentes vermelhas, azuis ou verdes. Ela apresenta duas asas, que, como abas, se estendem ao longo de seus lados, sendo geralmente dobradas para trás.

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               Essa espécie vive em relação subcelular endossibiótica com cloroplastos derivados, principalmente, da alga Codium fragil, sua dieta preferida. Os cloroplastos “roubados”, durante a nutrição, se mantêm intactos e capazes de realizar a fotossíntese dentro do seu corpo, cujos açúcares produzidos a E. viridis utiliza na sua dieta. Assim sendo, removida da sua fonte alimentar, ela pode sobreviver durante meses, por meio da fotossíntese. No escuro, entretanto, mesmo que lhe seja fornecido alimento, ela morre em pouco tempo.


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