Libélulas conseguem ver luz vermelha profunda quase no infravermelho

Uma libélula a rasar a água não observa apenas cores vivas. Capta também uma camada de luz “oculta” que a maioria dos seres vivos não consegue percepcionar.

Investigadores descobriram agora que as libélulas conseguem detectar luz vermelha muito profunda, quase a entrar no intervalo do infravermelho. Esta capacidade resulta de um sistema que funciona de forma semelhante ao da visão humana.

Trabalhos da Universidade Metropolitana de Osaka, juntamente com resultados recentes, indicam que este pequeno insecto poderá vir a inspirar ferramentas médicas no futuro.

Como humanos e libélulas vêem

Nos olhos humanos existem proteínas específicas chamadas opsinas. Estas proteínas reagem à luz e ajudam o cérebro a interpretar as cores.

As pessoas têm três opsinas principais, sensíveis ao azul, ao verde e ao vermelho. As libélulas também recorrem a opsinas, mas o seu sistema vai além disso.

Os cientistas identificaram uma opsina especial, sensível ao vermelho, capaz de captar comprimentos de onda mais longos. Numa das espécies analisadas, esta opsina absorve luz por volta dos 580 nanómetros, perto do limite do que os humanos conseguem ver.

Na prática, isto permite às libélulas detectar luz que, para nós, parece invisível. Os seus olhos estão adaptados para recolher mais informação do ambiente.

Libélulas vêem luz vermelha mais profunda

“Este é um dos pigmentos visuais mais sensíveis ao vermelho alguma vez encontrados”, afirmou o Professor Akihisa Terakita. “As libélulas provavelmente conseguem ver mais profundamente no vermelho do que a maioria dos insectos.”

A descoberta torna-se ainda mais relevante quando se analisou o comportamento da proteína.

O estudo mostrou que esta opsina de libélula está entre os pigmentos visuais com sensibilidade a maiores comprimentos de onda já descritos em animais. Além disso, consegue alternar entre estados quando exposta a diferentes cores de luz - uma característica conhecida como bistabilidade.

Esta propriedade ajuda a proteína a manter-se funcional e a responder depressa, algo vantajoso em insectos rápidos como as libélulas.

Visão no vermelho ajuda na sobrevivência

As libélulas dependem fortemente da visão durante o voo. Caçam, evitam ameaças e procuram parceiros enquanto se deslocam a grande velocidade. A sua visão especializada no vermelho deverá ter um papel importante nestas tarefas.

Os investigadores estudaram a forma como os corpos das libélulas reflectem a luz. Machos e fêmeas apresentam diferenças na reflectância de comprimentos de onda mais longos. Essas diferenças tornam-se mais evidentes quando observadas com opsinas sensíveis ao vermelho.

Os dados sugerem que este tipo de visão facilita a identificação de parceiros. Em algumas espécies, as cores do corpo reflectem a luz de modo diferente para lá dos 530 nanómetros, tornando o reconhecimento mais rápido e mais preciso.

Humanos e insectos evoluíram a mesma visão

“Surpreendentemente, o mecanismo pelo qual a opsina vermelha da libélula detecta luz vermelha é idêntico ao da opsina vermelha em mamíferos, incluindo humanos”, disse o primeiro autor Ryu Sato, estudante de pós-graduação.

“Este é um resultado inesperado, sugerindo que o mesmo processo evolutivo ocorreu de forma independente em linhagens muito distantes.”

Isto aponta para um caso de evolução paralela. Embora libélulas e humanos sejam muito diferentes, ambos desenvolveram formas semelhantes de detectar a luz vermelha. A explicação está numa pequena zona da proteína opsina.

Os cientistas concluíram que uma posição específica da proteína, conhecida como posição 292, determina a forma como ela responde à luz. Alterações pequenas nesse ponto podem deslocar a sensibilidade do verde para o vermelho profundo.

Pequenas alterações na proteína melhoram a visão

O estudo demonstrou que uma mudança mínima na estrutura proteica pode produzir um efeito grande.

Quando os investigadores trocaram um aminoácido na posição 292, a sensibilidade à luz mudou de cerca de 546 nanómetros para 580 nanómetros.

Isto significa que a proteína passa a detectar melhor o vermelho mais profundo. Num caso, a substituição por uma molécula ligeiramente maior tornou a proteína ainda mais sensível a comprimentos de onda superiores.

Os cientistas criaram também uma versão modificada desta proteína capaz de detectar luz à volta dos 590 nanómetros, mostrando que o sistema pode ser ajustado em laboratório.

Visão das libélulas aplicada à tecnologia

“Neste estudo, conseguimos deslocar ainda mais para comprimentos de onda mais longos a sensibilidade de uma opsina de infravermelho próximo modificada de libélulas da família Gomphidae e confirmámos que a opsina de infravermelho próximo modificada pode induzir respostas celulares em resposta à luz de infravermelho próximo”, afirmou o Professor Mitsumasa Koyanagi.

“Estes resultados demonstram que esta opsina é uma ferramenta optogenética promissora, capaz de detectar luz mesmo em profundidade dentro de organismos vivos.”

Este trabalho liga biologia e tecnologia. Os investigadores testaram a proteína modificada em células e verificaram que ela reage à luz de infravermelho próximo. Este tipo de luz consegue penetrar mais profundamente no corpo do que a luz visível.

Em ensaios laboratoriais, células com a proteína alterada apresentaram respostas fortes quando expostas a luz de comprimentos de onda muito longos. Isto confirma que a proteína pode funcionar no interior de sistemas vivos.

Um novo futuro para a medicina

A descoberta abre novas possibilidades num campo chamado optogenética. Nesta área, usa-se a luz para controlar células no corpo, o que ajuda a estudar o cérebro e a tratar doenças.

A luz de infravermelho próximo pode alcançar tecidos mais profundos sem causar danos ao organismo. Uma proteína que responda a essa luz pode permitir aos médicos controlar células difíceis de aceder.

As libélulas, graças à sua visão avançada, oferecem um modelo natural para esta tecnologia. O que começou como um estudo sobre olhos de insectos poderá em breve contribuir para o desenvolvimento de tratamentos médicos mais eficazes.