Como o pecten oculi permite que a retina interna das aves funcione sem oxigênio

Uma curiosidade científica: ao contrário da retina interna da maioria dos animais (incluindo nós), a retina interna das aves funciona sem oxigênio. Agora, investigadores liderados por uma equipa da Universidade de Aarhus, na Dinamarca, descobriram como isso é possível.

Em praticamente todos os vertebrados, o oxigênio necessário para transformar glicose em energia suficiente para as células trabalharem chega graças aos glóbulos vermelhos.

Por que a retina interna das aves fica em anóxia

Nas aves, a história é diferente: não existem vasos sanguíneos na retina, por isso o oxigênio só pode chegar por difusão através da superfície. O resultado é que a retina interna permanece em anóxia (sem oxigênio).

Ainda assim, as células conseguem extrair energia da glicose mesmo sem oxigênio. O problema é que essa via é pouco eficiente e, além disso, tende a gerar rapidamente um acúmulo tóxico de resíduos.

Felizmente, as aves evoluíram uma solução - na forma de um “sistema de encanamento” cuja função foi debatida por anatomistas de aves durante séculos.

"Nosso estudo revela uma impressionante tolerância à anóxia na retina interna das aves", escrevem os investigadores no artigo publicado.

"Nossas descobertas são interessantes, pois os tecidos neurais de animais de sangue quente geralmente são considerados altamente vulneráveis à anóxia, levando rapidamente à disfunção celular."

Pecten oculi: a peça-chave no olho das aves

No centro dessa tolerância está o pecten oculi, uma parte do olho das aves descrita no fim do século XVII. Essa estrutura, posicionada ao lado da retina, é repleta de vasos sanguíneos - mas, até agora, não estava claro em detalhes como ela atuava.

A partir de um acompanhamento minucioso dos olhos de tentilhões-zebra vivos (Taeniopygia guttata) - incluindo análises dos níveis de oxigênio, do transporte de nutrientes e da atividade genética - a equipa confirmou que a retina interna não utiliza oxigênio em absoluto.

Glicólise anaeróbia, glicose e o risco do ácido láctico

No lugar do metabolismo dependente de oxigênio, as células da retina recorrem a um processo chamado glicólise anaeróbia. Nele, pequenas quantidades de energia são geradas a partir da glicose por um conjunto alternativo de reações que não exige oxigênio. O lado negativo é que esse caminho também produz ácido láctico, capaz de danificar o tecido quando se acumula em concentrações elevadas.

E é aqui que o pecten oculi volta ao centro da explicação: ele se encarrega de levar grandes volumes de glicose e, ao mesmo tempo, remover o ácido láctico antes que ele prejudique as células da retina.

Uma das razões pelas quais olhos de aves podem ter evoluído esse recurso seria reduzir a necessidade de vasos sanguíneos que atrapalham a visão - ou, talvez, tornar possível a migração em grandes altitudes, onde o oxigênio é escasso.

Um exemplo extremo: águias-cobradeiras e a retina muito espessa

Um caso ilustrativo é o da águia-cobreira-de-dedos-curtos (Circaetus gallicus). Nessa espécie, a retina é mais de quatro vezes mais espessa do que o limite de difusão de oxigênio em retinas de mamíferos, o que significa que uma porção muito grande do órgão permanece sem oxigênio. Isso pode ser vantajoso para essas aves, que planam a 500 metros (mais de 450 metros) acima do solo por longos períodos.

"Descobrir a função dessa estrutura enigmática no olho das aves é superlegal", afirma o biólogo Coen Elemans, da Universidade do Sul da Dinamarca.

"Esse pecten dá a uma águia-cobreira a incrível acuidade visual para notar um pequeno lagarto parado a grandes alturas, mas também pode ter tido um papel crucial para permitir que as aves migrassem. Isso é inacreditável!"

A descoberta também pode orientar pesquisas relacionadas à sobrevivência celular em condições anóxicas. Entender os “truques” usados pelo olho das aves pode, no futuro, ajudar a inspirar tratamentos para AVCs, por exemplo - outro contexto em que células nervosas ficam privadas de oxigênio.

Com uma visão muito mais clara do que é o pecten oculi e do que ele faz, estudos futuros poderão examinar com mais detalhe como a oferta de glicose ao olho influencia o desempenho da retina. Segundo o estudo, para funcionar direito, o sistema exige muita glicose: cerca de 2,5 vezes a quantidade que os cérebros das aves absorvem.

O trabalho científico, na prática, levou oito anos para ser concluído e reuniu contribuições de especialistas de várias áreas, acrescentando mais uma peça importante ao entendimento de como a evolução das aves se desenrolou ao longo de milhões de anos.

"Este estudo é realmente uma demonstração de força e um trabalho belíssimo, que combina a experiência e o esforço de muitas pessoas", diz Elemans.

A pesquisa foi publicada na Nature.