Planaria are master regenerators, thanks to a certain type of stem cell.

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This one, newly discovered cell can remake a whole animal

Esta, uma célula recém descoberta pode refazer um animal inteiro

By Elizabeth PennisiJun. 14, 2018 , 11:00 AM

Though often no bigger than an apple seed, planaria are the envy of the animal kingdom. Cut them into a dozen pieces, and each piece will regrow into a full new worm—a remarkable feat of regeneration beyond the ability of most other animals. Now, researchers have pinpointed the cell—and a key protein—that kick-starts this process.

The discovery “is a major breakthrough in the field,” says Ricardo Zayas, a developmental biologist at San Diego State University in California who was not involved with the work.
Researchers have known for decades that a group of unspecialized stem cells called neoblasts help planaria regenerate. But they’ve failed to figure out exactly which type of neoblast works this magic. So Alejandro Sánchez Alvarado, a developmental biologist at the Stowers Institute for Medical Research in Kansas City, Missouri, tapped new techniques for isolating single cells and characterizing their gene activity. That quest led him and his colleagues to 12 possible candidate cell types for a master regenerative cell, of which one had an unusual protein on its surface that resembles a class of cell surface molecules, called tetraspanin, that has been implicated in human cancer—these proteins help tumor cells spread throughout the body.

Embora muitas vezes não seja maior que uma semente de maçã, as planárias são a inveja do reino animal. Corte-os em uma dúzia de pedaços, e cada pedaço se transformará em um verme completamente novo - um feito notável de regeneração além da capacidade da maioria dos outros animais. Agora, os pesquisadores identificaram a célula - e uma proteína chave - que dá início a esse processo.

A descoberta "é um grande avanço no campo", diz Ricardo Zayas, biólogo de desenvolvimento da Universidade Estadual de San Diego, na Califórnia, que não esteve envolvido no trabalho.

Os pesquisadores sabem há décadas que um grupo de células-tronco não especializadas chamadas neoblastos ajuda a regenerar a planaria. Mas eles não conseguiram descobrir exatamente qual tipo de neoblasto funciona essa mágica. Assim, Alejandro Sánchez Alvarado, biólogo do desenvolvimento do Instituto Stowers de Pesquisa Médica, em Kansas City, Missouri, utilizou novas técnicas para isolar células individuais e caracterizar sua atividade gênica. 

Essa busca levou ele e seus colegas a 12 possíveis tipos de células candidatas para uma célula mestre regenerativa, da qual uma tinha uma proteína incomum em sua superfície que se assemelha a uma classe de moléculas da superfície celular, chamada tetraspanina, que foi implicada no câncer humano. As proteínas ajudam as células tumorais a se espalharem pelo corpo.


By making a fluorescent tag that homed in on the worm’s tetraspanin, the researchers were able to isolate just this one cell type, dubbed neoblast subtype No. 2 (Nb2), for further testing. When the team cut planaria and followed wound recovery, the Nb2 cells increased rapidly in number, the team reports today in Cell. This army of cells healed the wound caused by the cut. In another experiment, a single injected Nb2 cell was able to multiply and diversify to rescue planaria that had been given a lethal dose of radiation.

Nb2 cells are a special type of stem cell. In other organisms, only the very first cells of the developing embryo (known as totipotent cells) are able to form all the body’s tissues. Later in life, humans’ and other animals’ stem cells can only make a limited selection of cell types (known as pluripotency) or a single type. “Somehow planaria have retained cells” that can become any type they want, Sánchez Alvarado explains.

He and his colleagues discovered that Nb2 cells are always present throughout the planaria body. But they increase gene activity to make tetraspanin only in wounded individuals. And the protein seems key: When the researchers put neoblasts that didn’t make tetraspanin in dying planaria, the planaria did not recover.

It’s not yet clear why this protein is so important, but it seems to be involved in cell-to-cell communication. Its role in spreading cancer cells suggests it may also help cells get to parts of the planaria that need fixing.

With the antibody that can tag and isolate Nb2 cells, Sánchez Alvarado and others can now look in more detail at how the tetraspanin works and what turns on its production in these cells. Others, too, are making progress in getting at the molecular details of regeneration. Last month, Peter Reddien, a developmental biologist at the Massachusetts Institute of Technology in Cambridge reported in Science that his team had tracked gene activity in every cell as the planaria regenerated. Another group did a similar study.

Reddien is eager to go back to his study to see whether his group’s comprehensive look at all cells also identifies an Nb2 cell type. “It’s too early to say how those findings will translate into therapies,” to restore body parts in humans, Reddien says. “But discovering the mechanisms that allow natural regeneration to occur is a good start.”

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• Biology

doi:10.1126/science.aau4794

Greve de fome e silêncio: também existe tristeza e luto no reino animal

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Brigitte Osterath

27/09/201606h00

 

• Sabah Wildlife Department/Reuters
  

O holandês Frans de Waal é primatologista e etólogo. Ele é professor de comportamento de primatas no Departamento de Psicologia da Universidade de Emory, em Atlanta, nos EUA, e diretor do Centro Living Links, no Centro Nacional Yerkes de Pesquisa sobre Primatas. Waal trabalha principalmente com chimpanzés e bonobos e é autor de vários livros, incluindo "Eu, primata" e "A era da empatia", ambos publicados no Brasil.

Em entrevista à DW, o especialista explica como os animais se comportam após a perda de um ente querido. Enquanto algumas espécies parecem reagir apenas fisiologicamente à morte de um companheiro, outras ficam de luto por um longo tempo, e alguns, como certos macacos, aparentam saber até mesmo que a morte não tem volta:

Com primatas, como chimpanzés, não é incomum que, se um dos primatas em um grupo morre, os outros parem de comer por alguns dias. Eles ficam completamente silenciosos, olham para o cadáver por um longo tempo, tentam reanimar o corpo. Isso é tipicamente humano

DW: Eu tenho um aquário com piranhas em casa. Recentemente, quando uma delas morreu, as outras seis se comportaram de forma bastante estranha. Elas ficaram excepcionalmente calmas e se recusaram a comer. Elas estavam de luto pela companheira delas?

Frans de Waal: Acho que não. Piranhas também tiram pedaços umas das outras; não acho que sejam muito simpáticas entre si. Em geral, luto é algo improvável entre peixes - a menos que você tenha peixes ligados individualmente, o que pode ser possível em algumas espécies.

Então por que elas estavam se comportando de modo tão estranho?

Existe algo chamado Schreckstoff - é uma substância que os peixes liberam quando estão transtornados. É possível que seus peixes apenas estivessem influenciados pelo que aconteceu com o outro peixe, de uma forma mais fisiológica.

Qual é a diferença com o luto "real"?

O luto típico acontece com as mães e filhos em mamíferos. Normalmente, você encontra luto entre animais que têm relações individuais, e não apenas cresceram ou voaram juntos, mas que têm amigos. Todos os mamíferos têm esses laços em algum grau, todas as aves também, já que muito frequentemente vivem em pares. Se o parceiro morre, elas são muito afetadas por isso.

E se o companheiro do animal pertencente a uma espécie diferente? Essas histórias de cães que ficam de luto quando o dono morre seriam apenas uma idealização?

Não, acredito que seja uma coisa absolutamente real. Foi o caso do cachorro Hachiko, em Tóquio, no Japão. Depois que o dono morreu, o cão continuou indo ao trem com o qual o homem normalmente chegava durante dez anos. Sempre que você tem ligações, seja entre um cão e um ser humano ou um gato e um ser humano, você pode ter luto.

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Animais têm a capacidade de rir e de chorar. Isso não quer dizer que eles soltam lágrimas de tristeza ou explodem em gargalhadas como os humanos. Até mesmo ratos podem sorrir. Uma pesquisa realizada por Jaak Panksepp, da Washington State University, constatou que ratos sorriem quando sentem cócegas e brincam de rolar no chão. O som que eles emitem é imperceptível aos ouvidos humanos - foi preciso usar um gravador ultrassônico para ouvir as "risadas"

Os animais ficam de luto como os seres humanos fazem quando seus companheiros morrem?

"Ficar de luto como os seres humanos" é uma afirmação forte. Eles ficam transtornados. Com primatas, como chimpanzés, não é incomum que, se um dos primatas em um grupo morre, os outros parem de comer por alguns dias. Eles ficam completamente silenciosos, olham para o cadáver por um longo tempo, tentam reanimar o corpo. Isso é tipicamente humano - nós não fazemos mais isso, mas nos tempos passados as pessoas faziam.

Então o luto dura por alguns dias em animais?

Se se trata de um parceiro muito importante, como o melhor amigo ou o filho, então ele pode durar muito mais tempo, pode durar anos. Conheci uma fêmea que perdeu um filhote e durante meses meio que chorava por ele. Foi um efeito de muito longo prazo.

Como sabemos que esses animais ficam de luto? Talvez eles só tenham saído da sua rotina porque algo está faltando em sua vida?

Eu me lembro de uma história em que uma mãe babuíno perdeu seu bebê para um predador. Semanas depois, ela voltou à mesma área onde tinha perdido sua prole e subiu numa árvore alta e começou a chamar. Isso indica que ela se lembrava do que tinha acontecido lá e que estava sentindo falta da prole. Com primatas, muitas vezes temos a impressão de que eles se lembram especificamente do indivíduo.

O senhor acha que eles percebem que o companheiro nunca vai voltar?

A única coisa sobre a morte que os primatas certamente entendem é a permanência. Que uma vez que um indivíduo está morto, ele não se move mais, está morto. Eu acho que eles entendem isso.

Como o senhor sabe?

Vou te contar uma história sobre isso. Alguns bonobos encontraram uma cobra muito perigosa na floresta e ficaram com muito medo dela, cutucando-a com paus. Em algum momento, a fêmea alfa, que é dominante sobre o macho, pegou a cobra pela cauda, bateu ela contra o chão e a matou. A partir desse momento, os jovens bonobos pegaram a cobra, a penduraram em seus pescoços, andaram com ela e começaram a brincar com ela.

Isso indica que eles sabem que se trata de um animal perigoso com o qual você deve ter muito cuidado, mas que uma vez que está morto, você pode brincar com ele. Então, eu acho que eles entendem que a morte é uma condição permanente.

Macacos também têm consciência de que eles mesmos vão morrer um dia?

É difícil para nós saber, mas não há nenhuma indicação de que eles tenham esse tipo de entendimento.

Outras espécies, como aves, ficam de luto da mesma maneira que os primatas?

Alguns pássaros que ficam juntos por toda a vida às vezes até param de comer e morrem se o parceiro morre. Isso é verdade no caso dos gansos, mas também de muitas aves da ordem Passeri [que cantam], as quais têm laços de longo prazo.

Quais animais o senhor acha que ficam de luto de forma mais impressionante?

Eu diria elefantes, porque eles voltam para os ossos daqueles que perderam. Se um elefante morre - o que no momento, com a caça ilegal, ocorre com frequência - os outros elefantes inspecionam os ossos do animal morto se conseguem encontrá-los. Não tenho certeza, porém, se alguém já fez uma pesquisa sobre se os elefantes voltam para quaisquer ossos ou ossos de indivíduos específicos que eles conheciam. Mas o meu palpite é que eles voltam para os ossos um pouco como nós, quando vamos a um cemitério.

Alguns animais também enterram seus mortos, cavando uma sepultura?

Não, eles não cavam sepultura. É possível que joguem coisas sobre seus mortos, a fim de cobrir o corpo. Isso parece ser como uma defesa antipredador, no sentido de que um corpo cheirando pode atrair predadores e carniceiros. Mas não sei se eles fazem isso sistematicamente.

Cavar um túmulo é uma coisa tipicamente humana, então?

Sim, isso é certo. Recentemente, houve a descoberta do Homo naledi, um ancestral humano. A equipe afirmou que eles enterravam seus mortos, o que é uma verdadeira indicação de humanidade. Mesmo que, na realidade, haja um monte de dúvidas sobre essa afirmação agora.

Saber que animais ficam de luto pode ter um impacto positivo para a preservação?

Tudo o que percebemos sobre os animais em termos de suas vidas emocionais ou cognição sobre a morte ajuda - no sentido de tornar os animais mais complexos ou semelhantes ao homem e mais atraentes para as pessoas. Todo esse conhecimento contribui para a forma como vemos os animais e pode mudar a forma como vemos o tratamento de animais. Tem implicações éticas por assim dizer.