Você já leu o Cool Frog Facts e Por que os sapos são importantes ? Mesmo antes de aprender que os anfíbios também podem brilhar no escuro, os sapos já eram as estrelas brilhantes do meu mundo! Aqui, gostaria de compartilhar com vocês como a biofluorescência foi descoberta em anfíbios, exatamente o que isso significa e como essa capacidade pode ser útil para esses animais, assim como para nós.

Na imagem acima, a rã com chifres de Cranwell ( Ceratophrys cranwelli ) brilha em verde sob luz de excitação. Foto de Jennifer Y. Lamb e Matthew P. Davis, de Salamandras e outros anfíbios brilham com biofluorescência .

Como a biofluorescência foi descoberta em anfíbios

Era uma vez (ou mais especificamente em 2020) dois pesquisadores da St. Cloud State University, em Minnesota, que se perguntaram se os anfíbios costumavam brilhar sob certos tipos de luz. A primeira foi a Dra. Jennfier Lamb, herpetóloga que estuda o comportamento, a história de vida e outros aspectos biológicos de anfíbios e répteis. O segundo foi 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 de sua descoberta, a biofluorescência já havia sido observada em outros animais, geralmente aquáticos, mas pouca exploração sobre o tema havia sido feita em anfíbios. Então, quando eles decidiram investigar a semelhança da biofluorescência naquele grupo , ficaram horrorizados ao descobrir o quão difundido era! A princípio, eles se concentraram em salamandras adultas, mas, ao examinarem outros grupos e fases da vida dos anfíbios, descobriram que todos eles apresentavam biofluorescência!

Para ser claro, isso não significa que você poderá testemunhar sapos brilhando suavemente ao luar ao passar por seu lago de reprodução tarde da noite, porque você precisa de iluminação e equipamentos especiais para observar o fenômeno. Para a sorte dos amantes de sapos e anfíbios em todos os lugares, Lamb e Davis não só tinham o equipamento certo para detectar a biofluorescência, mas também a ideia e o know-how 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 re-radiação da luz em um comprimento de onda diferente

não é o mesmo que a bioluminescência, que ocorre quando os organismos vivos realmente produzem e emitem luz por conta própria, seja por meio de algum tipo de reação química interna ou, mais raramente, quando bactérias simbiontes fazem isso por eles. Peixe-pescador, água-viva, vaga-lume e alguns cogumelos são talvez algumas das criaturas que você já ouviu falar que podem fazer isso.

A biofluorescência ocorre quando organismos vivos absorvem ondas de luz alta , por exemplo, na faixa azul ou ultravioleta, e depois a irradiam de volta em comprimentos de onda mais baixos , geralmente nas faixas de vermelho, laranja ou verde. Para visualizar melhor a diferença, imagine a luz que um bastão luminoso emite quando você o quebra para desencadear uma reação química interna (luminescência), em comparação com o brilho azul-roxo que irradia de sua camiseta branca quando você está dançando alegremente sob luz ultravioleta (fluorescência).

Para revelar as capacidades biofluorescentes dos anfíbios, Lamb e Davis iluminaram os animais com lanternas emissoras de luz azul e ultravioleta, enquanto usavam filtros especiais para bloquear tudo menos a luz fluorescente que os animais irradiavam. Particularmente sob luz azul, todos os anfíbios examinados emitiram vários padrões de luz verde a amarela de diferentes intensidades. Em muitos casos, a luz fluorescente veio de pontos e listras brilhantes e ousados que já eram visíveis para nós sob luz de espectro total; em outros casos, as barrigas brilhavam enquanto as costas permaneciam escuras; e em outros casos, era principalmente a região cloacal que brilhava, como se para atrair a atenção sexual de qualquer parceiro em potencial. Mesmo as espécies que pareciam opacas sob luz de espectro total emitia algum tipo de brilho fluorescente. No geral, o tecido ou substância que deu origem a um brilho sob a luz de excitação variou da pele, ao osso, às secreções cutâneas semelhantes a muco e à urina.

Como tal, os mecanismos estruturais ou químicos que causam o fenômeno permanecem desconhecidos, gerando a necessidade de mais pesquisas. Independentemente disso, a presença de biofluorescência na ampla gama de animais que eles examinaram sugere que a característica evoluiu cedo na ancestralidade dos anfíbios modernos.

de uma salamandra tigre oriental ( Ambystoma tigrinum ) emitem um brilho verde sob luz azul. Foto de Jennifer Y. Lamb e Matthew P. Davis, de 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 que eles observaram em anfíbios podem desempenhar papéis-chave na comunicação e sinalização entre espécies ou dentro de populações. Para verificar isso, é preciso determinar se os olhos dos anfíbios desenvolveram ou não uma sensibilidade estrutural à sua própria biofluorescência e se os anfíbios são expostos aos tipos de luz ambiente que conduzem a esse fenômeno em seus ambientes naturais. Outros papéis que a biofluorescência pode desempenhar na vida diária dos anfíbios são os de aposematismo (uma coloração de alerta para afastar potenciais predadores), mimetismo ou mesmo camuflagem.

A cloaca da salamandra marmorizada (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, sapos e outros anfíbios ficaram muito mais legais aos meus olhos! Como Lamb e Davis apontaram, suas capacidades biofluorescentes "brilham uma nova luz sobre o quanto ainda temos que aprender sobre esses fascinantes vertebrados".

Os pesquisadores já estão cientes de que os sapos produzem dezenas de secreções cutâneas com propriedades antibióticas, analgésicas e de grande interesse farmacêutico, e talvez centenas ou milhares dessas substâncias estejam esperando para serem descobertas. Recentemente, as espumas de ninho de rã têm sido sugeridas como agentes naturais, estáveis e biocompatíveis que podem servir bem como sistemas de administração tópica suave de medicamentos para humanos.

Agora, as proteínas biofluorescentes e outras secreções ou tecidos de anfíbios podem ter o potencial de fazer uma nova história médica. Em 2008, o Prêmio Nobel da Paz de Química foi concedido a três pesquisadores que descobriram e desenvolveram uma substância conhecida como Green Fluorescent Protein (GFP) , que foi inicialmente isolada de uma água-viva e agora é amplamente utilizada como marcador fluorescente durante pesquisas sobre o funcionamento celular e sistêmico dos organismos vivos.

As rãs poderiam produzir ou possuir uma substância biofluorescente que poderia avançar ainda mais essas técnicas de pesquisa médica? Já está em andamento a busca por diferentes substâncias biofluorescentes em organismos aquáticos que possam fazer isso (assista a este documentário especial da NOVA/National Geographic Creatures of Light ). Só o tempo irá dizer. No entanto, é emocionante considerar que, se a luz de excitação se mostrar útil na detecção de espécies de anfíbios pequenos e secretos em seus ambientes, a biofluorescência pode se tornar uma maneira barata para os biólogos pesquisar e monitorar a biodiversidade desses animais e, portanto, uma ferramenta importante para análises críticas. precisava de projetos de conservação de anfíbios em todo o mundo.