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“Presumimos que as alterações nas hormonas da tiróide têm sido importantes para o desenvolvimento normal do smolt, mas não sabemos como é que a hormona é activada e os seus papéis específicos”, diz Lars Ebbesson. Os investigadores da Uni Research Environment encontraram agora pistas importantes que podem fornecer uma resposta.
Um novo estudo mostra que a luz – aumenta durante o dia na Primavera – afecta os processos de desenvolvimento no cérebro do peixe durante a smoltificação. Num novo estudo recentemente publicado em Current Biology Ebbesson e os seus colegas descobriram que a luz aumentou a produção de uma enzima especial, a deiodinase tipo 2, activando a hormona tiroidiana no cérebro do smolt. Esta enzima estimula o peixe a preparar-se a si próprio antes de vaguear para a água salgada.
Encontraram também uma alteração importante no paralog de deiodinase tipo 2 nas guelras. As guelras são importantes para regular o equilíbrio do sal nos peixes. No estudo, descobriram que este parálogo de deiodinase que activa a hormona tiroidiana nas guelras só aumenta quando o peixe chega à água salgada.
O presente estudo pode explicar porque é que trabalhos anteriores sobre hormonas da tiróide e desenvolvimento das guelras em smolts, que se concentraram na transformação do parr-smolt em água doce, descobriram que as hormonas da tiróide têm um papel mínimo.
Mudanças de controlo
“As nossas descobertas aumentam a nossa compreensão da regulação e activação de hormonas específicas dos órgãos. Isto dá-nos uma melhor compreensão de como os sinais ambientais, tais como luz e sal, controlam as alterações fisiológicas”, diz Ebbesson. Ele é o líder do grupo de Biologia Integrada de Peixes da Uni Research Environment.
O trabalho recente é uma colaboração juntamente com os investigadores seniores Tom Ole Nilsen e Sigurd Handeland do seu grupo, os Professores David Hazlerigg da Universidade de Tromsø e Sam Martin da Universidade de Aberdeen. O grupo também colabora no projecto FRIMEDBIO “The smolt brain model”: Desfazendo a regulação da natureza da plasticidade neural. O projecto de três anos é financiado pelo Conselho de Investigação da Noruega.
“Neste projecto, estamos a explorar a forma como o ambiente e a genética regulam a plasticidade neural de meia-idade, diz Ebbesson.
Nova visão
“Em conjunto, estes resultados proporcionam uma nova visão sobre as formas como a smoltificação é regulamentada e as formas como o ambiente afecta esta transição especial da água doce para a água salgada”, diz Ebbesson.
Ebbesson e os seus colegas iniciaram agora um novo projecto FRIMEDBIO de três anos “Light & Sal — Parálogos da hormona tiróide deiodinase & a evolução da complexa estratégia da história de vida nos salmonídeos” para aprender mais sobre a relação entre a luz, a regulação do sal e a transformação onde os peixes se tornam smolt.
entre outras coisas, a Biologia Integrada dos Peixes da Uni Research descobriu anteriormente que o salmão pode ser incomodado por stress ligeiro crónico. Descobriram que o stress crónico pode ser um factor que impede o salmão de encontrar o caminho de volta aos seus rios.
Isto é verdade porque o ambiente afecta a capacidade de aprendizagem dos peixes. Se o ambiente for pobre durante um período prolongado, a sua capacidade de aprendizagem diminui. Os investigadores demonstraram que os peixes expostos a uma má qualidade da água tinham um risco mais elevado de desenvolver um stress crónico ligeiro e respostas neurais deficientes quando desafiados. A robustez mental e fisiológica dos peixes fornece informações importantes sobre a forma como os peixes enfrentarão os desafios no futuro. Este é um novo exemplo da forma como Ebbesson e os seus colegas utilizam a neurobiologia integrativa para ajudar a esclarecer alguns dos mistérios da biologia.
Quero encontrar mais respostas
O grupo de investigação deve agora esforçar-se por se tornar um Centro de Excelência em Neurobiologia Integrada de Peixes. O objectivo é criar um ambiente que será um pilar importante para os investigadores em biologia e evolução dos peixes, tanto a nível nacional como internacional.
“O cérebro é o regulador central da maioria dos processos biológicos, mas apenas alguns grupos de investigação dispersos estudam como funciona o cérebro dos peixes na Noruega. Num país onde os peixes desempenham um papel tão importante na sociedade, um centro que pode dar uma nova visão a importantes questões fundamentais sobre o funcionamento do cérebro também terá impacto na forma como gerimos as populações de peixes selvagens e melhoramos as práticas de aquacultura”, diz Ebbesson.
“O centro permitirá aos investigadores uma análise mais aprofundada da regulamentação e funções específicas no cérebro dos peixes. Através da investigação aqui, eles poderão chegar a respostas importantes para ajudar tanto aqueles que trabalham com peixes como aqueles que trabalham com pessoas. Aqui também irão expandir e centralizar recursos tecnológicos e bases de dados neuroanatómicas. O trabalho para desenvolver isto já está em curso.
“Não acreditamos necessariamente que os peixes e os seres humanos sejam os mesmos, mas os mecanismos no cérebro ocorrem de forma semelhante para os peixes e para os seres humanos. Ao compreender mais do que acontece no cérebro dos peixes, podemos também compreender mais sobre o cérebro humano”, diz Ebbesson.
O cérebro smolt
Ebbesson também sublinha que o conhecimento sobre o funcionamento do cérebro dos peixes será importante para a indústria aquícola. Entre outras coisas, eles serão capazes de prever e regular como os peixes serão afectados pelas mudanças ambientais.
O grupo de investigação em Bergen é único porque o seu trabalho é tão interdisciplinar. O novo centro oferecerá aos investigadores conhecimentos e ferramentas completamente novas.
Abordagem interdisciplinar
O Centro de Excelência em Neurobiologia Integrada de Peixes (SIFN) será chefiado por Ebbesson. Está filiado na Universidade de Bergen desde que se mudou para Bergen como bolseiro pós-doutoramento em 2000. Em 2006, foi contratado na Uni Research, e em 2009 iniciou o grupo de investigação Biologia Integrada de Peixes e a Rede de Neurobiologia de Peixes em Bergen.
Esta evoluiu subsequentemente para a Rede de Neurobiologia Comportamental de Peixes NORDFORSK (BeFiNe), que faz agora parte do projecto COPEWELL da UE. No Outono de 2015, o grupo de investigação procurará tornar-se um Centro de Excelência.
O centro estudará mecanismos evolutivos e ambientais que controlam o desenvolvimento e as mudanças funcionais no cérebro do peixe. Esta é uma iniciativa conjunta com as Universidades de Bergen, Tromsø e Oslo em cooperação com o Instituto Norueguês de Investigação Marinha, o Centro Internacional de Biologia Molecular Marinha de Sars e peritos internacionais do Japão, EUA e Europa.
“Liderança global”
“O centro aqui em Bergen tornar-se-á líder global”, diz Ebbesson.
“A chave do sucesso reside no facto de que o centro combinará conhecimentos especializados de vários campos em neurociência, neuroanatomia funcional, comportamento, biologia molecular, bioinformática, ecologia e fisiologia de peixes.
“Este tipo de abordagem integradora é importante para resolver desafios com regulação das transições da história de vida, motivação comportamental e modulação ambiental e genética de adaptação. Actualmente há poucos investigadores no mundo capazes de ter este tipo de abordagem integrativa”, diz Ebbesson.