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quinta-feira, 16 de setembro de 2021

 

Jacarés são os maiores animais capazes de regenerar membros

Pesquisa mostra que a cauda de répteis jovens pode crescer até 22 centímetros após ser amputada.

Por Maria Clara Rossini 28 dez 2020, 16h34

Pequenos répteis, como lagartos e iguanas, são conhecidos por conseguirem regenerar caudas e braços. Trata-se de uma estratégia evolutiva, selecionada ao longo de milhares de anos, que ajudou esses animais a sobreviver após perderem algum membro. No entanto, pouco se sabe sobre essa habilidade nos grandes répteis. Uma pesquisa recente, publicada no periódico Scientific Reports, mostra que os jacarés também são capazes de regenerar a cauda após ela ter sido cortada – o que os torna os maiores animais conhecidos com essa habilidade.

Um jacaré-americano pode atingir quatro metros de altura e chega a pesar 500 quilos. O estudo, conduzido pela Universidade Estadual do Arizona, nos Estados Unidos, mostra que os jacarés jovens podem regenerar sua cauda em até 22 centímetros, o que equivale a 18% do seu tamanho total.

Todos os animais possuem alguma capacidade de regeneração de tecidos. Os mamíferos, por exemplo, conseguem reconstruir pequenas porções da pele, vasos sanguíneos e nervos. O fígado é o único órgão humano que regenera até 75% da sua forma original. 

No entanto, existem diferentes níveis de regeneração. Nenhum mamífero consegue fazer crescer um braço novamente – apenas reconstruir a pele para cobrir o ferimento. Já animais como o axolote regeneram o membro de forma quase idêntica ao original – com pele, músculo esquelético, cartilagem, osso e até medula espinhal.

  • Os pequenos répteis também conseguem reconstruir os membros, mas nem sempre eles ficam iguais ao que eram antes da amputação. O Anolis carolinensis (uma espécie de lagarto) reconstrói a cartilagem e músculos da cauda, mas não os ossos. Mesmo assim, o membro recém-formado ajuda no equilíbrio do animal e é suficiente para prolongar sua sobrevivência.

    A regeneração dos jacarés é maior do que a dos mamíferos, mas menor do que a dos lagartos. Eles reconstroem a pele e cartilagem no lugar do membro amputado, mas sem ossos e músculos. Por que não fazer o trabalho completo, como os axolotes? “O crescimento de tecidos demanda muita energia. Se ele coloca toda a sua energia em recriar uma estrutura perfeitamente, acaba desviando a energia que poderia ser usada para outros processos essenciais” diz Cindy Xu, uma das autoras do estudo, à National Geographic.

    Para chegar à conclusão, os biólogos estudaram quatro caudas de jacarés-americanos jovens. As estruturas eram deformadas e menores do que o normal. As análises dos pesquisadores por meio de raio-x e ressonância magnética revelaram que, de fato, se tratava de uma regeneração do membro amputado. O biólogo Kenro Kusumi, que já estudava regeneração em pequenos vertebrados, recebeu a primeira amostra da cauda de jacaré em 2017, dentro de um pacote enviado por correio.

    É possível que a regeneração ocorra também em jacarés mais velhos, mas o fenômeno só foi observado em jovens por enquanto. A descoberta desperta o interesse para o estudo de regeneração em outras espécies de grande porte, além de contribuir para pesquisas sobre a evolução das espécies. Os pássaros e jacarés possuem um ancestral recente em comum, que viveu há 250 milhões de anos. No entanto, não se sabe porque os pássaros não herdaram a habilidade regenerativa.

    “A descoberta de que os jacarés mantiveram o mecanismo celular para recriar caudas complexas levanta a questão de quando os ancestrais dos pássaros perderam essa habilidade. Os dinossauros que deram origem aos pássaros também recriavam caudas? Ainda não temos nenhuma evidência disso”, diz Kusumi.


    segunda-feira, 23 de setembro de 2019

    Estudo desvenda processos envolvidos na regeneração da ponta do dígito de mamíferos Pesquisadores da Unicamp observaram que a extremidade do dedo cresce quando amputada porque é composta de pele, osso e unha, três tecidos que se recuperam naturalmente após sofrer dano (imagem: Lucimara Sensiate e Henrique Marques-Souza)

    Estudo desvenda processos envolvidos na regeneração da ponta do dígito de mamíferos

    12 de setembro de 2019

    André Julião, de Campos do Jordão  |  Agência FAPESP – Cientistas há muito procuram desvendar o mecanismo envolvido no processo de regeneração da ponta de um dígito amputada, acreditando que aí estaria a chave para a regeneração completa de membros lesionados, como ocorre com as salamandras.

    Esses anfíbios, quando perdem uma pata ou a ponta do rabo, formam no lugar um blastema, conjunto de células indiferenciadas capazes de recriar todos os tecidos perdidos, originando um membro igual ao que existia no local. Nunca algo parecido foi observado em mamíferos.

    Em um artigo publicado na revista Scientific Reports, pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) contestam as expectativas otimistas. Em vez da chamada regeneração epimórfica, como a das salamandras, na qual até mesmo as articulações e a função do membro amputado são recuperadas, na ponta do dígito de mamíferos ocorre o crescimento de basicamente três tecidos que naturalmente realizam essa função quando danificados: unha, pele e osso.

    Eles mostraram, portanto, que o processo observado nos dedos de mamíferos é muito mais simples do que se esperava e, por isso, não é modelo para a regeneração de membros.

    O estudo foi apresentado na última segunda-feira (9/9), durante o 3rd Australia Brazil Chile Regenerative Medicine and Developmental Biology Symposium, que integra a programação da 34ª Reunião Anual da Federação de Sociedades de Biologia Experimental (FeSBE), em Campos do Jordão (SP).

    O trabalho é assinado pela doutoranda Lucimara A. Sensiate e seu orientador, Henrique Marques Barbosa de Souza, ambos do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp. O estudo teve Auxílio à Pesquisa da FAPESP na modalidade Apoio a Jovens Pesquisadores.

    “Vimos que a ponta do dedo é muito mais simples do que o dígito inteiro ou um braço, por exemplo. Ela não tem músculo, glândulas ou articulações, mas basicamente unha, pele e osso. Esses três tecidos têm uma capacidade natural de regeneração”, disse Souza.

    O crescimento da ponta do dígito, portanto, não é uma regeneração no sentido estrito da palavra, mas uma sucessão de fenômenos bastante conhecidos. Assim como qualquer ferimento na pele, a lesão causada pela amputação cicatriza pela migração dos queratinócitos, células da pele que produzem queratina.

    A unha parcialmente cortada retoma seu crescimento por ser dotada de uma grande quantidade de células-tronco que induzem esse fenômeno durante toda a vida do organismo. Entretanto, o crescimento mais importante neste processo é o crescimento do tecido ósseo, que ocorre naturalmente quando se sofre uma fratura, por exemplo.

    Esse crescimento se dá por meio das chamadas células osteoprogenitoras. Cientistas já haviam mostrado que a unha é fundamental para o crescimento ósseo após a amputação de dígitos de camundongos, induzindo o chamado crescimento distal no formato pontiagudo característico de falanges distais, a ponta do dedo.

    Novo velho modelo

    Para demonstrar o fenômeno, os pesquisadores fizeram experimentos com camundongos, o modelo animal mais usado para estudar a regeneração da ponta do dígito. Dois grupos de animais foram submetidos a dois tipos de amputação: distal e proximal.

    A amputação distal elimina cerca de 25% da extremidade do dígito, mas resulta no crescimento da ponta, com morfologia semelhante a dígitos não amputados. Já na amputação proximal, o corte elimina em torno de 50% do dígito, mas a lesão se fecha sem que haja crescimento ósseo ou da unha.
    Para incluir estruturas mais complexas em uma amputação distal, os pesquisadores realizaram ainda uma amputação distal em um ângulo oblíquo, retirando também uma estrutura denominada coxim, que, além da pele, possui glândulas, gordura e outros tecidos. Se os dígitos amputados distalmente possuíssem capacidade de regeneração epimórfica, o coxim do dedo também seria recuperado.

    Passados 30 dias das amputações, os dígitos que haviam sofrido o corte distal (ângulo reto) tinham reconstituído a unha, a falange terminal e a pele, reproduzindo o formato original. No entanto, os dígitos que sofreram o corte distal oblíquo recuperaram todas estas estruturas, mas foram incapazes de regenerar o coxim.

    “Isso mostra que estruturas que não possuem capacidade intrínseca de retomar crescimento não são induzidas a se regenerar após uma amputação”, disse o pesquisador.
    Nas amputações proximais não houve nenhuma regeneração, apenas cicatrização. Os pesquisadores mostraram que nesse corte mais profundo é removida uma região conhecida como periósteo, rica em células produtoras de tecido ósseo. Trabalhos de outros grupos dão conta de que, na cabeça dos veados, o periósteo é essencial no renascimento da galhada dos animais, que cai de tempos em tempos. Isso mostra uma conexão entre essas células e o crescimento ósseo em mamíferos.
    A células da região do periósteo são estimuladas por uma via de sinalização, mediada por proteínas da família Wnt, que induz células mesenquimais a se diferenciarem em células osteoprogenitoras e a secretarem matriz óssea. Trabalhos anteriores demonstraram que a presença dessa via de sinalização na base da unha é fundamental para o crescimento ósseo após amputações distais.

    Em amputações proximais, tal sinalização não aconteceria e, por isso, o osso não cresce. Quando outros grupos de pesquisa forçaram a sinalização em amputações proximais, conseguiram reverter o fenótipo e o dígito apresentou o crescimento ósseo e, com isso, o formato similar ao dígito não amputado.

    Outra evidência de que a regeneração da ponta do dígito é basicamente um crescimento ósseo é que, em estudos de outros grupos, foi aplicada em uma amputação proximal uma microesfera capaz de liberar BMP, proteína que induz crescimento ósseo usada para tratamentos dentários e de fraturas. Mesmo sem o periósteo, o osso cresceu em forma de ponta.

    “Portanto, o que precisa acontecer após a amputação é basicamente a indução de crescimento ósseo. O resto [fechamento da lesão], nós observamos de forma muito similar em amputações distais e proximais”, disse o pesquisador.

    “Por exemplo, a joanete é um calo ósseo que cresce na articulação, na base do dedão do pé, mas ninguém chama de dedo porque não tem articulação nem unha. O mesmo ocorre na ponta do dígito, que cresce novamente quando amputada. Não se trata de um dedo novo, mas de uma ponta óssea”, explicou Souza.

    Com as novas conclusões, os pesquisadores esperam que a chamada “regeneração da ponta do dígito” passe a ser considerada apenas um modelo de crescimento ósseo. Com isso, o foco dos estudos de regeneração de membros em mamíferos pode seguir novos caminhos.
    O artigo Bone growth as the main determinant of mouse digit tip regeneration after amputation (doi: 10.1038/s41598-019-45521-4), de Lucimara A. Sensiate e Henrique Marques Barbosa de Souza, pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-019-45521-4.

    quarta-feira, 21 de fevereiro de 2018

    Uma vez degradado, o Cerrado não se regenera naturalmente

    20 de fevereiro de 2018


    José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Alguns dos mais importantes rios do Brasil – Xingu, Tocantins, Araguaia, São Francisco, Parnaíba, Gurupi, Jequitinhonha, Paraná e Paraguai, entre outros – nascem no Cerrado. Trata-se da única savana do planeta dotada de rios perenes. A rápida conversão do Cerrado em pastagens e lavouras e o manejo inadequado das áreas preservadas colocam em risco esse formidável recurso natural, em um país com o terceiro maior potencial hidrelétrico tecnicamente aproveitável do mundo, e em que 77,2% da matriz elétrica é suprida pela hidroeletricidade.

    Uma vez degradado, o Cerrado não se regenera naturalmente Abandonadas, áreas do bioma convertidas em pastagens se transformam em cerradão, uma formação de vegetação adensada mas pobre em biodiversidade, indica pesquisa feita na Unesp (fotos: divulgação)

    Além disso, a destruição do Cerrado constitui uma perda inestimável em termos de biodiversidade, pois, na microescala, esse bioma, que pode apresentar 35 espécies diferentes de plantas por metro quadrado, é mais rico em flora e fauna do que a floresta tropical (leia em: http://agencia.fapesp.br/25865).
    Sabe-se que o Cerrado tem um potencial de regeneração natural muito alto. Mas até que ponto vai sua resiliência? O que é necessário para que, uma vez convertido em pastagens, o Cerrado recupere sua configuração natural? Quanto tempo seria necessário para isso?
    Um novo estudo, feito na Universidade Estadual Paulista (Unesp) e com resultados publicados no Journal of Applied Ecology, procurou responder a essas perguntas.
    “Nosso esforço inicial foi localizar, no Estado de São Paulo, as áreas de antigas pastagens que agora se encontram em regeneração natural na condição de ‘reserva legal’”, disse a coordenadora do estudo Giselda Durigan, professora da pós-graduação em Ciência Florestal da Unesp e pesquisadora do Instituto Florestal do Estado de São Paulo.

    O trabalho foi realizado no âmbito do doutorado de Mário Guilherme de Biagi Cava, com Bolsa da FAPESP e orientação de Durigan, e também apoiado por meio de um Auxílio à Pesquisa concedido ao professor Milton Cezar Ribeiro e de uma Bolsa de Doutorado a Natashi Aparecida Lima Pilon.
    “Foram encontradas mais de 80 áreas, o que pareceu de saída um dado bastante promissor. Mas o entusiasmo inicial de meu orientando foi arrefecido pela resistência dos proprietários em permitir o acesso às áreas para amostragem. E isso nos levou a uma primeira constatação: a de que o rigor das leis de preservação não tem sido acompanhado da necessária assistência que deveria ser prestada pelo poder público aos particulares para a restauração da vegetação”, disse.
    Apesar do interesse social de uma pesquisa como essa, a oposição dos proprietários fez com que a amostragem fosse reduzida para 29 áreas, que haviam sido convertidas de Cerrado em pastagens, e foram posteriormente incorporadas como unidades de conservação ou reservas legais de empresas de reflorestamento, usinas e propriedades agropecuárias.
    Nelas, foi feito o levantamento da vegetação, tanto das árvores quanto das plantas pequenas que compõem o estrato herbáceo-arbustivo e que constituem a maior riqueza da flora do Cerrado. Apesar de estarem localizadas em regiões diferentes, essas 29 áreas, com idades variando de quatro a 25 anos, puderam ser ordenadas em uma sequência cronológica no que se refere ao estágio de regeneração.
    “Para resumir nossos resultados, de maneira bastante simplificada, descobrimos que o estrato arbóreo se recupera, até mesmo com muita facilidade. Mas, uma vez eliminada, a vegetação rasteira ou de pequeno porte, que compõe o estrato herbáceo-arbustivo e que contém a maior parte das espécies endêmicas, não se regenera. Então, quando a pastagem é simplesmente abandonada, ela se transforma, depois de algum tempo, em um cerradão, que é uma formação caracterizada por vegetação muito adensada, com grande predomínio de árvores e pobre em biodiversidade”, afirmou Durigan.

    As árvores se recuperam por possuírem raízes muito profundas e terem evoluído, ao longo de milhões de anos, desenvolvendo a capacidade de rebrotar inúmeras vezes.
    “Quem tenta implantar pastagens no Cerrado sabe que o custo maior de manutenção é a roçada. Sem que seja roçada pelo menos de dois em dois anos, a vegetação arbórea volta a se impor. Não é possível eliminá-la nem aplicando herbicida”, disse Durigan.
    Porém o estrato herbáceo-arbustivo, que é removido para a implantação das pastagens, não se recompõe, devido à invasão dos terrenos por gramíneas exóticas muito resistentes e agressivas: as braquiárias.

    “Essas só desaparecem com o sombreamento, causado pelo adensamento das árvores. Mas, quando desaparecem as gramíneas exóticas, as plantas originais de pequeno porte, que foram completamente erradicadas pelos herbicidas, pelas roçadas e pela competição com as braquiárias e que não toleram a sombra, também não voltam mais”, continuou a pesquisadora.
    Para fazer com que a área voltasse a abrigar um cerrado típico, seria necessário eliminar as gramíneas exóticas, com manejo por meio de fogo associado a herbicida, e, depois, reintroduzir as espécies nativas. Mas isso constitui uma operação difícil e cara, que, com os recursos atuais, não pode ser realizada em larga escala.
    “Temos pesquisado diferentes técnicas para promover a recuperação. Com sementes, é necessária uma quantidade gigantesca, que não há nem de onde tirar. O que deu muito certo, em escala experimental, foi o transplante do estrato herbáceo-arbustivo: a camada superficial do solo, acompanhada das touceiras de capim e das pequenas plantas”, disse Durigan.
    “O grande problema é que, no Estado de São Paulo, já não há mais áreas-fonte para isso. O que sobrou de Cerrado aberto está invadido por gramíneas exóticas. Então, quando se transplanta a camada superficial do solo, a braquiária vai junto. Isso acontece inclusive nas áreas protegidas”, acrescentou.

    Floresta degradada

    O estudo feito na Unesp permitiu fechar um diagnóstico e fazer predições. Espontaneamente, uma vez degradado, o cerrado típico não se recompõe totalmente. Para que uma área de pastagem volte a ser um cerrado típico, com riqueza de biodiversidade, com a flora característica, com habitats para fauna especializada em savana, é necessário manejo humano: não se pode deixar que o adensamento das árvores passe do limiar de 15 metros quadrados por hectare; é preciso erradicar o capim exótico; e deve-se reintroduzir o estrato herbáceo-arbustivo nativo.

    Evoluindo espontaneamente, sem manejo, em 49 anos a vegetação arbórea nas antigas áreas de pastagem irá se transformar em cerradão. A cobertura esparsa de solo característica do cerradão é alcançada em quatro anos e a biodiversidade pobre do estrato herbáceo é obtida em 19 anos. “O processo é rápido, mas os resultados não são os que procuramos. O cerradão não se distingue de uma floresta degradada”, disse Durigan.

    Dois anos depois do levantamento, já na segunda fase do doutorado de Cava, os pesquisadores vão voltar às mesmas áreas em fevereiro e março de 2018, e medir tudo novamente, para obter a taxa precisa de aumento de cobertura, densidade e biodiversidade.
    “Esses valores precisos nos permitirão saber com exatidão qual é o potencial de regeneração das diferentes áreas e quais são os fatores favoráveis. É o tipo de solo? É a distância a uma fonte de sementes? É a proximidade de recursos hídricos? Todos esses parâmetros serão considerados”, disse Durigan.

    Conforme afirmou, o artigo publicado por seu grupo é muito inovador porque não há ninguém em outros países tratando de recuperação de savanas.

    “Isto porque ainda não ocorreu na África nem na Austrália um processo similar ao que estamos vivendo aqui, de conversão da savana em pastagens extensivas e em grandes lavouras de soja, cana ou milho. Na África, as savanas estão bem degradadas, mas devido ao sobrepastoreio, à exploração de lenha e a outras ações cujos impactos são menos visíveis no curto prazo. No Brasil, estamos presenciando transformações que ocorrem de um dia para o outro”, comentou a pesquisadora.
    O artigo Abandoned pastures cannot spontaneously recover the attributes of old-growth savanas (doi: 10.1111/1365-2664.13046), de Mário G. B. Cava, Natashi A. L. Pilon, Milton Cezar Ribeiro e Giselda Durigan, está publicado em http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2664.13046/full.

    sexta-feira, 4 de novembro de 2016

    As florestas tropicais do futuro

    vitrine-renascimento 
    Se as florestas tropicais primárias são mais essenciais para a conservação da biodiversidade no planeta, por que deveria ser dada importância para as florestas em regeneração?  

    Primeiramente, as florestas em regeneração são o tipo mais comum nos trópicos em todo o planeta. Somente 19 das 106 nações tropicais (18%) que forneceram dados para a Global Forest Resources Assessment (FRA de 2010) declararam ter mais área de floresta primária do que em regeneração.

    Para 51 países (48%), as florestas em regeneração ocupavam uma área maior do que as primárias, enquanto 36 países (34%) declararam que as únicas florestas que restam em seu território são aquelas em regeneração.

    Por mais grosseiros e inconsistentes que sejam, esses relatos realçam a importância das florestas em regeneração para mais de 80% das nações tropicais. Sem elas nas paisagens tropicais, corre-se o risco de perder a maioria dos estoques globais de carbono e uma fração significativa das espécies e serviços ecossistêmicos do planeta. Há muita coisa em jogo.

    Décadas de pesquisa meticulosa revelaram muito sobre a regeneração das florestas tropicais. O entendimento das trajetórias da regeneração florestal é essencial para manejar e restaurar florestas e para prever as mudanças florestais decorrentes das alterações climáticas. Estudos de regeneração florestal informam como diferentes tipos e intensidades de uso do solo influenciam a estrutura, a composição de espécies e a acumulação de carbono e nutrientes nas trajetórias sucessionais dos ecossistemas florestais.

    As florestas em regeneração fornecem habitat para uma vasta gama de espécies animais que dispersam sementes, polinizam flores e realizam interações tróficas. Ao entender as trajetórias sucessionais, pode-se diagnosticar melhor as causas da sucessão estagnada e prescrever ações para superar as barreiras que impedem a regeneração natural.

    É possível aprender com agricultores tradicionais de roçado como enriquecer florestas em regeneração com produtos para uso doméstico ou comercial. Por fim, pode-se aprender como fatores geográficos e socioeconômicos influenciam o desmatamento e a regeneração florestal nas mais diversas escalas espaciais e temporais.

    Ao entender a regeneração florestal, aprende-se também sobre os impactos das atividades humanas nos ecossistemas florestais, hoje e no passado. Baseando-se nas características da vegetação em sucessão, é possível identificar períodos de intervenção humana seguidos por regeneração em florestas tropicais nos últimos 2.000-45.000 anos.

    As florestas primárias de hoje já foram florestas secundárias, e, se tiverem uma segunda chance, as florestas secundárias de hoje serão as florestas primárias do futuro.
    Tudo a ver
    renascimento_de_florestasEsta matéria foi retirada do próximo lançamento da Oficina de Textos “Renascimento de Florestas: regeneração na era do desmatamento”, uma obra essencial para o manejo e a restauração de florestas e para compreender os impactos de fatores geográficos e socioeconômicos no desmatamento e na regeneração florestal.

    O livro aborda usos do solo, perturbações em florestas tropicais, trajetórias sucessionais, regeneração florestal, diversidade da fauna durante a regeneração, funções ecossistêmicas, restauração e reflorestamento, entre outros temas.

    Ao longo de 15 capítulos, apresenta a profunda compreensão das florestas em regeneração, o que proporciona ainda subsídios para ações de restauração ecológica.

    Fruto de mais de 25 anos de pesquisa, em diferentes regiões e com diferentes colaboradores, e um rico trabalho bibliográfico, Renascimento de florestas é uma obra essencial para o manejo e a restauração de florestas tropicais e para compreender os impactos de fatores geográficos e socioeconômicos no desmatamento e na regeneração florestal.