Você já leu o Fatos Legais sobre Rãs" e "Por que as Rãs são Importantes "? Mesmo antes de descobrir que os anfíbios também brilham no escuro, as rãs já eram as estrelas do meu mundo! Aqui, gostaria de compartilhar com vocês como a biofluorescência foi descoberta em anfíbios, o que isso significa exatamente e como essa capacidade pode ser útil para esses animais, assim como para nós.
Na imagem acima, a rã-cornuda-de-Cranwell ( Ceratophrys cranwelli ) brilha em verde sob luz de excitação. Foto de Jennifer Y. Lamb e Matthew P. Davis, de Salamanders and other amphibians are aglow with biofluorescence .
Como a biofluorescência foi descoberta em anfíbios
Era uma vez (ou mais especificamente em 2020) dois pesquisadores da Universidade Estadual de St. Cloud, em Minnesota, que se perguntaram se os anfíbios poderiam brilhar sob certos tipos de luz. A primeira era a Dra. Jennifer Lamb, herpetóloga que estuda o comportamento, o ciclo de vida e outros aspectos biológicos de anfíbios e répteis. O segundo era o Dr. Matthew P. Davis, que estuda peixes de águas profundas e como eles desenvolveram características, como a bioluminescência, para ajudá-los a viver no escuro. Na época da descoberta, a biofluorescência já havia sido observada em outros animais, geralmente aquáticos, mas pouco se havia explorado sobre o assunto em anfíbios. Então, quando decidiram investigar a ocorrência comum de biofluorescência nesse grupo , ficaram surpresos ao descobrir o quão disseminada ela era! Inicialmente, concentraram-se em salamandras adultas, mas, ao examinarem outros grupos e estágios de vida de anfíbios, descobriram, entusiasmados, que todos eles apresentavam biofluorescência!
Para deixar claro, isso não significa que você poderá ver rãs brilhando suavemente ao luar enquanto caminha perto do lago onde elas desovam no final da noite, pois é necessário iluminação e equipamentos especiais para observar o fenômeno. Felizmente para os amantes de rãs e anfíbios, Lamb e Davis não só tinham o equipamento certo para detectar a biofluorescência, como também a ideia e o conhecimento para procurá-la!
Padrões variados de biofluorescência observados em salamandras. Imagem de Jennifer Y. Lamb e Matthew P. Davis, em Salamandras e outros anfíbios brilham com biofluorescência..
A biofluorescência é a reemissão de luz em um comprimento de onda diferente
não é o mesmo que bioluminescência, que ocorre quando os organismos vivos produzem e emitem luz por si mesmos, seja por meio de alguma reação química interna ou, mais raramente, quando bactérias simbiontes fazem isso por eles. Peixes-diabo, águas-vivas, vaga-lumes e alguns cogumelos são alguns exemplos de criaturas que você já ouviu falar que conseguem fazer isso.
A biofluorescência ocorre quando organismos vivos absorvem ondas de luz alta , por exemplo, na faixa do azul ou ultravioleta, e depois as irradiam de volta em comprimentos de onda mais baixos , geralmente nas faixas do vermelho, laranja ou verde. Para visualizar melhor a diferença, imagine a luz que uma vareta luminosa emite quando você a quebra para iniciar uma reação química interna (luminescência), em comparação com o brilho azul-arroxeado intenso que emana de sua camiseta branca quando você está dançando alegremente sob uma luz ultravioleta (fluorescência).
Para revelar as capacidades biofluorescentes dos anfíbios, Lamb e Davis iluminaram os animais com lanternas emissoras de luz azul e ultravioleta, utilizando filtros especiais para bloquear toda a luz, exceto a luz fluorescente emitida pelos animais. Particularmente sob luz azul, todos os anfíbios examinados emitiram diversos padrões de luz verde a amarela com diferentes intensidades. Em muitos casos, a luz fluorescente provinha de manchas e listras brilhantes e nítidas que já eram visíveis sob luz de espectro total; em outros casos, as barrigas brilhavam intensamente enquanto as costas permaneciam escuras; e em outros ainda, era principalmente a região cloacal que emitia luz intensa, como se para atrair a atenção sexual de um parceiro em potencial. Mesmo espécies que pareciam opacas sob luz de espectro total emitiam algum tipo de brilho fluorescente. De modo geral, o tecido ou substância que dava origem ao brilho sob a luz de excitação variava de pele a osso, passando por secreções cutâneas semelhantes a muco, até urina.
Assim sendo, os mecanismos estruturais ou químicos que causam o fenômeno permanecem desconhecidos, o que evidencia a necessidade de mais pesquisas. Independentemente disso, a presença de biofluorescência na ampla variedade de animais examinados sugere que a característica evoluiu precocemente na ancestralidade dos anfíbios modernos.
da salamandra-tigre-oriental ( Ambystoma tigrinum ) emitem um brilho verde sob luz azul. Foto de Jennifer Y. Lamb e Matthew P. Davis, do livro "Salamandras e outros anfíbios brilham com biofluorescência" .
Por que a biofluorescência pode ser importante para os anfíbios
Lamb e Davis levantaram a hipótese de que as características biofluorescentes observadas em anfíbios podem desempenhar papéis fundamentais na comunicação e sinalização entre espécies ou dentro de populações. Para verificar essa hipótese, é necessário determinar se os olhos dos anfíbios desenvolveram uma sensibilidade estrutural à sua própria biofluorescência e se os anfíbios são expostos, em algum momento, aos tipos de luz ambiente que favorecem esse fenômeno em seus habitats naturais. Outras funções que a biofluorescência poderia desempenhar no cotidiano dos anfíbios incluem o aposematismo (coloração de advertência para afastar potenciais predadores), o mimetismo e até mesmo a camuflagem.
A cloaca da salamandra-marmoreada (Ambystoma opacum) pode brilhar intensamente para atrair a atenção de um parceiro em potencial. Foto de Jennifer Y. Lamb e Matthew P. Davis, da Figura 1 em Salamandras e outros anfíbios brilham com biofluorescência .
Por que a biofluorescência dos anfíbios pode ser importante para os humanos?
Então, rãs e outros anfíbios ficaram muito mais interessantes aos meus olhos! Como Lamb e Davis apontaram, suas capacidades biofluorescentes "lançam uma nova luz sobre o quanto ainda temos a aprender sobre esses vertebrados fascinantes".
Os pesquisadores já sabem que os sapos produzem dezenas de secreções cutâneas com propriedades antibióticas, analgésicas e de grande interesse farmacêutico, e talvez centenas ou milhares de outras substâncias ainda estejam por ser descobertas. Recentemente, espumas de ninhos de sapo foram sugeridas como agentes naturais, estáveis e biocompatíveis que poderiam servir como sistemas suaves de administração tópica de medicamentos para humanos.
Agora, as proteínas biofluorescentes e outras secreções ou tecidos de anfíbios podem ter o potencial de fazer história na medicina. Em 2008, o Prêmio Nobel de Química foi concedido a três pesquisadores que descobriram e desenvolveram uma substância conhecida como Proteína Verde Fluorescente (GFP) , inicialmente isolada de uma água-viva e hoje amplamente utilizada como marcador fluorescente em pesquisas sobre o funcionamento celular e sistêmico de organismos vivos.
Será que os sapos produzem ou possuem uma substância biofluorescente que poderia impulsionar ainda mais as técnicas de pesquisa médica? A busca por diferentes substâncias biofluorescentes em organismos aquáticos que possam fazer isso já está em andamento (assista ao documentário especial da NOVA/National Geographic, Criaturas de Luz" ). Só o tempo dirá. Mas é empolgante considerar que, se a luz de excitação se mostrar útil na detecção de pequenas espécies de anfíbios esquivas em seus ambientes, a biofluorescência poderá se tornar uma maneira barata para os biólogos pesquisarem e monitorarem a biodiversidade desses animais, e, assim, uma ferramenta importante para projetos de conservação de anfíbios em todo o mundo, que são extremamente necessários.
A luz ultravioleta foi utilizada para realizar um estudo de campo com rãs arborícolas tropicais, incluindo estas rãs arborícolas sul-americanas ( Boana punctata ). Crédito da foto: Jorge Enrique García Melo, em Thompson, ME, Saporito, RA, Ruiz-Valderrama, DH, Medina Rangel, GF, Donnelly, MA (2019). Um levantamento de campo da fluorescência em rãs arborícolas tropicais utilizando uma lanterna LED UV-B. Herpetology Notes. 12. 987-990