Planários e Regeneração: Fatos e Aplicações Possíveis

Linda Crampton é escritora e professora com diploma de honra em biologia. Ela adora estudar a natureza e escrever sobre seres vivos.

Dugesia subtentaculata

Eduard Sola, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 Licença

O que é um planariano?

Para muitos estudantes de biologia, a palavra “planariano” evoca uma imagem de uma estranha minhoca plana com olhos cruzados e uma incrível capacidade de regeneração. Mesmo pequenos pedaços de um planariano podem regenerar partes do corpo que faltam e formar um indivíduo completo. O animal é popular nos laboratórios escolares e na pesquisa científica. Descobertas recentes sobre sua biologia podem nos ajudar em nossa busca para desencadear a regeneração de tecidos humanos, órgãos e partes do corpo.

As espécies múltiplas são chamadas de planários, mesmo que muitas delas não pertençam ao gênero Planaria. Dugesia é frequentemente usada como um planariano em laboratórios escolares, por exemplo. Os planários são criaturas de água doce que têm muitas características em comum, incluindo a maioria de suas características anatômicas e sua capacidade de regeneração. São pequenas criaturas que podem ser vistas a olho nu, mas que são melhor vistas ao microscópio. Os cientistas estão fazendo algumas descobertas interessantes sobre suas células e comportamento.

Tamanho dos planários de laboratório típicos

Rev314159, va flickr, CC BY-ND 2.0 Licença

Os planários pertencem ao filo do planóide, ou filo do Platyhelminthes. O nome do filo provém das palavras gregas platy, que significa plano, e helminth, que significa verme. As ténias e os vermes são também vermes planos.

Características externas

Como o nome do seu filo implica, os planários têm um corpo achatado. A sua cor varia. Movem-se por um movimento de deslizamento e ondulação. Seus “olhos” são, na verdade, pontos oculares (ou ocelos) que podem detectar a intensidade da luz mas não podem formar uma imagem.

Os planários têm frequentemente uma projeção semelhante a uma orelha em cada lado do corpo ao lado dos olhos. Estas projecções são chamadas aurículas. Eles não desempenham um papel na audição como o seu nome poderia sugerir, mas contêm quimiorreceptores para detectar produtos químicos. Eles também são sensíveis ao toque. Os auriculares ajudam um planetário a encontrar alimentos.

A boca de um planetário está localizada a cerca de metade da parte inferior do seu corpo. Em muitos indivíduos, uma estrutura semelhante a uma vara pode ser vista ao lado da boca e debaixo da superfície do animal. Esta é a faringe, uma estrutura tubular que leva ao resto do trato digestivo. Um planariano estende a sua faringe pela boca para sugar os alimentos. Todos os planários têm uma faringe e se alimentam por este método, mesmo que a estrutura não seja visível externamente.

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Sistemas digestivo e excretório

Um planário tem um sistema digestivo, excretório e nervoso, mas não tem sistema respiratório ou circulatório. O oxigênio entra no corpo e viaja para as células do animal por difusão. O dióxido de carbono deixa as células e viaja para a superfície do corpo através do mesmo processo. A magreza do corpo do animal torna prática a troca de gases sem estruturas especiais.

Digestão

Os animais são carnívoros e obtêm o seu alimento por predação ou vasculhamento. A faringe muscular estende-se através da boca para recolher os alimentos e depois retira-se para dentro do corpo. A faringe leva a uma ramificação do tracto digestivo. Os nutrientes dos alimentos difundem-se através da parede deste tracto e para as células do animal. Os alimentos indigestíveis são libertados através da boca. Os planários não têm ânus.

Excreção

O corpo de um planário contém estruturas tubulares chamadas protonephridia, que contêm células de chama. As células de chama contêm estruturas em forma de rosca chamadas flagelos. A flagela bate, lembrando os observadores de uma chama cintilante e dando às células o seu nome. O flagelo pulsante move fluido contendo substâncias residuais para fora do corpo através de poros na superfície do animal.

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Estrutura de um neurônio humano, ou de uma célula nervosa

Instituto Nacional do Câncer, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 licença

A estrutura acima é um neurônio mamífero, não um planário, mas mostra a relação entre o corpo celular e o axônio nos planários. O axônio é a extensão do corpo celular.

Sistema nervoso

A cabeça de um planário contém dois gânglios conectados, que são conhecidos como os gânglios cerebrais. Um gânglio é uma massa de tecido nervoso composta pelos corpos celulares dos neurônios. O corpo celular contém o núcleo e as organelas de um neurônio. Uma extensão do corpo celular chamada axônio transmite o impulso nervoso para o neurônio seguinte. Os nervos de um planariano contêm um feixe de axônios.

Nervos estendem-se dos gânglios cerebrais através do corpo do planariano, que contém outros gânglios. Gânglios e nervos formam um sistema nervoso tipo escada, como mostrado na ilustração abaixo.

Os gânglios conectados na cabeça de um planariano são às vezes referidos como um cérebro, embora formem uma estrutura muito mais simples do que o nosso cérebro. No entanto, a atividade do “cérebro” do animal é interessante. Esta actividade está a ser explorada em experiências de aprendizagem e farmacologia envolvendo o animal.

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Sistema nervoso de um planetário

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Putaringonit, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 License

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O corpo de um planetário contém músculos que se estendem em várias direcções. A sua superfície inferior produz muco e tem muitas estruturas semelhantes ao cabelo chamadas cílios. Estas características permitem ao animal mover-se sobre as superfícies usando um movimento de deslizamento enquanto o cilia bate. Os planários também nadam através da água.

Sistema Reprodutor

Algumas espécies de planários reproduzem-se sexualmente e assexualmente. Outras só se reproduzem assexualmente. As espécies que podem reproduzir-se sexualmente contêm tanto ovários como testículos e são, portanto, hermafroditas. Os espermatozóides são trocados entre dois animais durante o acasalamento. Os óvulos são fertilizados internamente e são colocados em cápsulas.

Na reprodução assexuada, a extremidade caudal de um planariano separa-se do resto do seu corpo. A cauda desenvolve uma nova cabeça e a extremidade da cabeça do animal desenvolve uma nova cauda. Como resultado, dois indivíduos são produzidos.

Células-tronco

Os planários podem regenerar as partes em falta devido à presença generalizada de células-tronco. Uma célula estaminal não é especializada mas pode produzir células especializadas quando estimulada correctamente. As células-tronco planetárias são conhecidas como neoblastos. A natureza dos neoblastos e os processos que ocorrem quando a regeneração é ativada e realizada ainda estão sendo investigados.

Humans também possuem células-tronco, mas de forma mais limitada que os planarianos. As células têm uma característica conhecida como potência e são classificadas da seguinte forma.

  • As células estaminais totipotentes podem produzir todos os tipos de células do corpo mais as células da placenta.
  • As células pluripotentes podem produzir todos os tipos de células do corpo mas não as células da placenta.
  • Células multipotentes podem produzir vários tipos de células especializadas.
  • Células unipotentes podem produzir apenas um tipo de célula especializada.

As células estaminais em planários são pluripotentes (ou pelo menos as que foram estudadas são). Há tantas em todo o corpo que mesmo um pequeno pedaço de um planário contém as células.

O vídeo abaixo mostra um planário sendo cortado ao meio e depois crescendo em dois organismos. Os biólogos assumem que como o sistema nervoso de um planariano é muito mais simples que o nosso, ele não sente dor do jeito que nós sentimos. Isto é apenas uma suposição, no entanto.

Ability to Regenerate

Novos indivíduos produzidos pelo corte de um determinado planário em pedaços são geneticamente idênticos aos seus “pais”. Mesmo quando o corpo é cortado em mais de uma centena de pedaços, cada pedaço irá crescer até se tornar um animal completo. No século XIX, um cientista chamado Thomas Hunt Morgan afirmou que 279 pedaços de um planariano irão regenerar novos indivíduos.

Não é necessário separar completamente um planariano em pedaços para desencadear a regeneração. Se a cabeça é cortada no meio enquanto o resto do corpo é deixado intacto, cada metade da cabeça regenera a parte que falta. Como resultado, o animal acaba por ficar com duas cabeças. A regeneração num planário leva cerca de sete dias ou às vezes um pouco mais.

Fatos sobre a regeneração planariana

  • Se seus neoblastos são destruídos pela radiação, um planário que foi cortado é incapaz de regenerar as partes que faltam e morre em poucas semanas.
  • Se novos neoblastos são transplantados em um animal irradiado, ele recupera sua capacidade de regeneração.
  • Quando parte de um planário é amputada, os neoblastos viajam para a ferida e formam uma estrutura chamada blastema. A produção e diferenciação de novas células ocorre nesta estrutura.
  • Os neoblastos obtidos de duas áreas do corpo de um planariano são incapazes de regenerar um animal inteiro. Estas áreas são a faringe e a cabeça na frente dos olhos.

Pesquisadores estão investigando os processos de sinalização que dizem aos neoblastos para migrarem para a área lesada e depois para produzirem uma gama de células especializadas. A pesquisa é importante para entender o comportamento das células-tronco em planários e talvez em humanos.

Novas Tendências em Pesquisa: Genes e RNA

Células liberam moléculas sinalizadoras para influenciar outras células. As moléculas são frequentemente proteínas. Elas fazem seu trabalho unindo-se a receptores na superfície de outras células, que também são proteínas. A união de uma molécula de sinalização e seu receptor desencadeia uma resposta particular na célula receptora.

O DNA no núcleo de uma célula contém instruções codificadas para fazer as proteínas necessárias a um organismo, incluindo aquelas que atuam como moléculas de sinalização. O código para fazer uma proteína específica é transcrito em uma molécula de RNA mensageiro, que viaja para os ribossomos fora do núcleo. Aqui a proteína relevante é feita.

Cada gene em um código de molécula de DNA para uma proteína específica. Alguns pesquisadores planarianos estão focando seus estudos em genes e transcrições de RNA (RNA mensageiro transcrito de um gene específico em uma molécula de DNA). Estes estudos podem oferecer novos conhecimentos sobre o processo de regeneração nos animais.

Um gene de células estaminais planarianas que se acredita estar envolvido na regeneração é chamado de gene piwi (pronunciado pee-wee). Nós temos um gene intimamente relacionado em nossos espermatozóides e óvulos. Também tem um papel na actividade das nossas células estaminais. Alguns dos outros genes envolvidos na regeneração planetária assemelham-se a outros genes em humanos. Talvez um dia vamos aprender como usar estes genes na regeneração de partes do corpo humano.

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Schmidtea mediterranea

Alejandro Sanchez Alvarado, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5 Licença

Schmidtea mediterranea é um planariano popular na pesquisa científica. É nativa da Europa e tem uma excelente capacidade de regeneração.

Nb2 Cells

Uma equipe de pesquisadores dos Estados Unidos fez algumas descobertas interessantes sobre as células-tronco planetárias. Os pesquisadores desenvolveram um novo método de identificação e classificação dos neoblastos planarianos. Como resultado, eles descobriram doze tipos de neoblastos, incluindo um tipo que eles chamam subtipo 2 ou Nb2.

Nb2 é pluripotente e tem uma proteína em sua superfície chamada tetraspanina. A proteína é codificada em um gene chamado tetraspanina-1. A tetraspanina é na verdade o nome de uma família de proteínas. Os nossos corpos contêm alguns membros da família. Em humanos, as proteínas estão envolvidas no desenvolvimento e crescimento celular.

Os cientistas descobriram os seguintes fatos sobre o comportamento celular Nb2.

  • Quando os pesquisadores cortaram os planários, eles descobriram que a população de células Nb2 em cada metade aumentou rapidamente.
  • Células que foram isoladas em equipamentos de laboratório sobreviveram a um tratamento de radiação subletais.
  • Quando os planetários foram expostos a uma dose de radiação que normalmente teria sido letal, uma única célula de Nb2 injetada se multiplicou e depois se espalhou pelos animais, resgatando-os.
  • O transcriptoma de uma célula é a soma de todas as suas transcrições de RNA. A transcriptoma das células Nb2 é diferente durante a vida normal, após exposição à radiação subletal, e durante a regeneração. Isto sugere que um conjunto diferente de proteínas está sendo feito em cada situação.

Planaria torva

Holger Brandl et al, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 Licença

Possivel Relevância para a Biologia Humana

Pode parecer estranho que uma criatura que parece ser tão diferente dos seres humanos possa conter informações relevantes para a nossa biologia. A nível celular, contudo, os planários têm muito em comum com os humanos. Até os seus órgãos e sistemas têm algumas semelhanças com os humanos.

Um investigador chama aos planários uma placa de Petri in-vivo para células estaminais pluripotentes. Uma experiência in-vivo é feita em seres vivos. Um experimento in-vitro é feito em equipamentos de laboratório, como placas de Petri. Os experimentos feitos em vidros podem ser úteis. Contudo, têm um valor limitado, porque faltam as interacções encontradas nos corpos vivos. No corpo planetário, essas interações estão presentes. O estudo dos animais pode levar a descobertas em nosso entendimento da biologia humana.

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  • Informações sobre a regeneração dos planários do Instituto Max Planck de Paleontologia Medicina
  • Informação sobre um neoblasto recentemente descoberto da revista Science
  • Um resumo da nova pesquisa Nb2 da revista Cell Journal

© 2018 Linda Crampton

Linda Crampton (autora) da British Columbia, Canadá, em 29 de junho de 2018:

Muito obrigado, Devika.

DDE em 29 de Junho de 2018:

Entreveste-me com muitos factos e títulos fascinantes. Isto não é excepção!

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canada em 21 de Junho de 2018:

Muito obrigado pela visita e pelo amável comentário, RTalloni. Eu também detesto ver minhocas em apuros!

RTalloni em 21 de junho de 2018:

Tão interessante, e arrepiante! 🙂 Sua escrita é sempre perspicaz e divertida, tornando os assuntos que você aborda ainda mais cativantes.

Pensar em como os planários estão servindo aos esforços de pesquisa para entender como as células surpreendentes são coisas fascinantes. Isto servirá bem aos estudantes e nos dá muito a refletir.

Então, enquanto trabalho no jardim parece inevitável que uma minhoca se meta em apuros com uma ferramenta. Eu sempre espero que o que ouvi seja verdade, pois odeio vê-los em apuros!

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 21 de junho de 2018:

Hi, Adrienne. Obrigada pela visita. Os planários têm características interessantes. Será interessante ver se eles nos ajudarão no futuro.

Adrienne Farricelli em 21 de junho de 2018:

Com características tão interessantes, não é de admirar que os planários estejam sendo usados em pesquisas. Esperamos que eles possam nos fornecer muitas respostas.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 20 de junho de 2018:

Muito obrigada pelo comentário, Liz.

Liz Westwood do Reino Unido em 20 de junho de 2018:

Este é um artigo muito informativo e bem pesquisado. Eu sempre sinto que estou aprendendo muito lendo seus artigos.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 19 de junho de 2018:

Eu também gosto tanto de etimologia quanto de entomologia, Bede! Muito obrigado pelo comentário. Planarianos são definitivamente criaturas incríveis.

Bede de Minnesota em 19 de junho de 2018:

Eu sempre aprendo coisas novas com seus artigos, Linda. Os planarianos são simplesmente criaturas incríveis e pensar que a biologia humana pode se beneficiar do estudo de suas habilidades regenerativas é uma causa de admiração. Obrigado também por explicar o significado das palavras gregas. Etimologia ou entomologia – Eu gosto de ambas.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 19 de junho de 2018:

Hi, Dora. Agradeço o seu comentário. Os planarianos são criaturas incomuns. É interessante explorar suas habilidades.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 19 de junho de 2018:

Muito obrigado, Manatita. Espero que a pesquisa planariana se revele útil para os humanos. Podemos descobrir alguns fatos importantes sobre nossa biologia estudando os animais.

Dora Weithers do Caribe em 19 de junho de 2018:

Você faz um grande interesse por estas misteriosas criaturas. Claro, os planários são importantes. O processo de regeneração é muito interessante e as características externas são tão diferentes do que nós supomos que seriam. Como sempre, obrigado pela lição.

manatita44 de Londres em 19 de Junho de 2018:

Coisas fascinantes!

Especialmente os vídeos. Eu estava pensando que a pesquisa planariana pode possivelmente ajudar os humanos, mas você tocou nisso no final, especialmente as células-tronco.

Estamos tão avançados agora intelectualmente, cientificamente e eletronicamente. Então algumas respostas são puramente uma questão de tempo.

Outra peça briĺiant, Alicia.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 18 de Junho de 2018:

Esse é um ponto muito interessante, Heidi. Agradeço seu comentário e espero que você tenha uma semana maravilhosa também.

Heidi Thorne da área de Chicago em 18 de junho de 2018:

Sempre educativa! Eu acho que o valor em estudar essas miniaturas será super valioso quando finalmente descobrirmos a vida em outros mundos. O que está previsto é que organismos simples serão provavelmente descobertos. Portanto, comparando com o que existe em nosso planeta definitivamente aumentará nossa compreensão do que é “vida”. Obrigado por compartilhar e ter uma semana maravilhosa!

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 18 de junho de 2018:

Isso é tão verdade, Bill. Espero que novas descobertas apareçam em breve.

Bill Holland de Olympia, WA em 18 de junho de 2018:

Há tanta coisa que ainda não sabemos, e de uma forma que é muito excitante. Só significa que novas descobertas estão chegando em breve, esperançosamente descobertas que irão beneficiar muito a humanidade.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 18 de junho de 2018:

Obrigada, Mary. Espero que a pesquisa seja útil para os humanos. Eu acho que a ação das células-tronco é um tópico fascinante.

Mary Norton de Ontário, Canadá em 18 de junho de 2018:

Isso é interessante e eu espero que essa pesquisa continue, pois parece muito promissor para os humanos, especialmente na regeneração celular. Há tanta coisa nas células, tanto em animais como em humanos, que ainda não sabemos. Obrigado por escrever sobre isto.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 18 de junho de 2018:

Hi, Ann. Obrigado pela visita. Os planários parecem bastante doces, especialmente quando estão ampliados. Eles são animais interessantes e potencialmente muito úteis.

Ann Carr de SW Inglaterra em 18 de Junho de 2018:

Seu título me atraiu. “Que diabos é um planetário?” Eu pensei.

Que criaturas fascinantes são estas! Parecem bastante doces. Seu artigo também foi fascinante.

Sempre me surpreendo com o que a natureza pode fazer; as complicações são extensas. Nós pensamos que somos a raça superior mas isto faz-me pensar.

Seria óptimo se a pesquisa sobre o planariano provasse ajudar os humanos com o tratamento das células estaminais e afins.

Obrigado pela educação, Linda.

Ann

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canada em 17 de Junho de 2018:

Muito obrigado, Flourish. As possibilidades são excitantes. Espero que a pesquisa eventualmente conduza a alguns resultados maravilhosos para os humanos. Tenha uma ótima semana!

FlourishAnyway dos EUA em 17 de junho de 2018:

Isto foi completamente fascinante e realmente dá credibilidade à noção de que as células-tronco são de enorme significado para nós e para outros seres vivos. Imagine as possibilidades! Grande artigo!

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá em 17 de junho de 2018:

Hi, Jackie. Eu sempre aprecio suas visitas, especialmente tão cedo depois que eu publico um artigo. A regeneração da minhoca é muitas vezes impressionante, embora a habilidade dependa da espécie e do local onde a minhoca é cortada. Espero que os estudos dos planários e das minhocas nos ajudem um dia.

Espero que você tenha uma ótima semana, Jackie. Definitivamente não és um boneco!

Jackie Lynnley do belo sul a 17 de Junho de 2018:

Nenhum sistema respiratório é espantoso. Certamente o estudo e os fatos trazidos disso terão grande valor para nós um dia, ou eu certamente pensaria assim.

A reprodução também soa muito como a minhoca da terra, não soa? Quer dizer, ser uma rapariga do campo é a única forma de eu ter conhecimento disto e não de qualquer natureza sexual, mas simplesmente porque me ensinaram a levar todas as pitadas deles para pescar contigo e eles vão tornar-se apenas mais um verme!

Dificilmente esquecerei essa lição.

Trata-se de um artigo muito divertido, como de costume, para nos ajudar a educar bonecos, Linda!

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