Como a retina interna das aves consegue funcionar sem oxigénio

Aqui vai uma curiosidade científica: ao contrário do que acontece com a retina interna da maioria dos animais (incluindo os humanos), a retina interna das aves trabalha sem oxigénio. E agora, investigadores liderados por uma equipa da Universidade de Aarhus, na Dinamarca, perceberam finalmente de que forma isso é possível.

Na retina de praticamente todos os vertebrados, o oxigénio necessário para transformar glicose em energia suficiente para as células funcionarem é transportado pelos glóbulos vermelhos.

Nas aves, porém, o cenário é diferente: a retina não tem vasos sanguíneos. Assim, o oxigénio só consegue chegar por difusão através da superfície, o que deixa a retina interna em anóxia (sem oxigénio).

Mesmo sem oxigénio, as células conseguem extrair energia da glicose - mas trata-se de um processo pouco eficiente e que, além disso, gera rapidamente uma acumulação tóxica de resíduos.

Felizmente, as aves evoluíram uma solução: uma espécie de sistema de “canalização” cuja finalidade tem sido debatida por anatomistas de aves durante séculos.

A tolerância à anóxia na retina interna e o papel do pecten oculi

“O nosso estudo revela uma impressionante tolerância à anóxia na retina interna das aves”, escrevem os investigadores no artigo publicado.

“As nossas conclusões são interessantes, uma vez que os tecidos neurais dos animais de sangue quente são, em geral, considerados altamente vulneráveis à anóxia, levando rapidamente à disfunção celular.”

No centro desta tolerância está o pecten oculi, uma estrutura do olho das aves identificada no final do século XVII. Localiza-se junto à retina e é muito rica em vasos sanguíneos - mas, até agora, não era claro como funcionava ao certo.

Através de uma monitorização detalhada dos olhos de diamantes-mandarins (Taeniopygia guttata) vivos - incluindo medições dos níveis de oxigénio, do transporte de nutrientes e da actividade genética - os cientistas confirmaram que a retina interna não utiliza oxigénio de todo.

Glicólise anaeróbia: energia sem oxigénio (e o problema do ácido láctico)

Em vez disso, as células da retina recorrem a um mecanismo chamado glicólise anaeróbia, no qual pequenas quantidades de energia são obtidas a partir da glicose através de um conjunto alternativo de reacções que dispensa oxigénio. O problema é que este processo também produz ácido láctico, que pode danificar os tecidos quando se acumula em concentrações elevadas.

É aqui que o pecten oculi volta a entrar em cena: a sua função é transportar grandes quantidades de glicose e, ao mesmo tempo, remover o ácido láctico antes que este prejudique as células da retina.

Uma das hipóteses para a evolução desta adaptação nos olhos das aves é a redução da necessidade de vasos sanguíneos que atrapalhem a visão - ou, possivelmente, a vantagem de permitir migrações a grandes altitudes, onde o oxigénio é escasso.

Águias-cobradeiras e retinas espessas: ver bem a 500 metros

Por exemplo, as águias-cobradeiras (Circaetus gallicus) têm retinas com uma espessura superior a quatro vezes o limite de difusão de oxigénio nas retinas dos mamíferos, o que significa que uma parte muito significativa do órgão fica sem oxigénio. Isto pode ser benéfico para estas aves, que planam durante longos períodos a 500 metros (mais de 1 500 pés; cerca de 460 metros) acima do solo.

“Determinar a função desta estrutura enigmática no olho das aves é mesmo muito fixe”, afirma o biólogo Coen Elemans, da Universidade do Sul da Dinamarca.

“Este pecten dá a uma águia-cobradeira a incrível acuidade visual para detectar, a grandes alturas, um pequeno lagarto imóvel, mas também pode ter tido um papel crucial para permitir a migração das aves. Isto é mesmo louco!”

Porque é que isto importa para a ciência (e para a medicina)

Esta descoberta poderá orientar investigação relacionada com a sobrevivência de células em condições anóxicas. Compreender os “truques” usados pelos olhos das aves pode, por exemplo, vir a inspirar abordagens para tratar acidentes vasculares cerebrais (AVC), um contexto em que as células nervosas também ficam privadas de oxigénio.

Agora que os cientistas têm uma noção muito mais clara do que é o pecten oculi e do que faz, trabalhos futuros poderão analisar em maior detalhe de que forma o fornecimento de glicose ao olho - tão crítico - afecta o desempenho da retina. De facto, para funcionar correctamente, é preciso muita glicose: segundo o estudo, cerca de 2.5 vezes a quantidade que os cérebros das aves absorvem.

O artigo científico levou, na prática, oito anos a ser concluído e contou com contributos de especialistas de várias áreas científicas, resultando em mais uma peça importante para compreender como a evolução das aves se desenrolou ao longo de milhões de anos.

“Este estudo é verdadeiramente um tour de force e um trabalho belíssimo, que combina a experiência e o esforço de muitas pessoas”, diz Elemans.

A investigação foi publicada na Nature.