Como libélulas veem luz vermelha profunda e quase infravermelho

Uma libélula a voar sobre a água não enxerga apenas cores intensas. Para ela, existe uma camada “escondida” de luz que a maioria dos seres vivos não consegue perceber.

Agora, cientistas descobriram que libélulas conseguem captar luz vermelha muito profunda, quase a entrar na faixa do infravermelho. Essa capacidade vem de um sistema que funciona de forma semelhante ao da visão humana.

Trabalhos da Universidade Metropolitana de Osaka e resultados recentes indicam que esse pequeno inseto pode influenciar o desenvolvimento de futuras ferramentas médicas.

Como humanos e libélulas enxergam

Nos olhos humanos, proteínas especiais chamadas opsinas reagem à luz e ajudam o cérebro a interpretar as cores.

Em geral, temos três opsinas principais, sensíveis à luz azul, verde e vermelha. Libélulas também dependem de opsinas, mas o alcance do sistema delas vai além.

Os cientistas identificaram em libélulas uma opsina particularmente sensível ao vermelho, capaz de responder a comprimentos de onda mais longos. Em uma espécie, essa opsina absorve luz por volta de 580 nanômetros, muito perto do limite do que os humanos conseguem ver.

Na prática, isso significa que as libélulas detectam luz que, para nós, parece invisível. Os olhos delas são construídos para recolher mais informação do ambiente.

Libélulas enxergam vermelho mais profundo

“Este é um dos pigmentos visuais mais sensíveis ao vermelho já encontrados”, disse o professor Akihisa Terakita. “As libélulas provavelmente conseguem ver mais profundamente no vermelho do que a maioria dos insetos.”

O achado fica ainda mais relevante quando se observa como essa proteína se comporta.

O estudo mostrou que essa opsina de libélula está entre os pigmentos visuais mais sensíveis a comprimentos de onda longos já descritos em animais. Ela também consegue alternar entre estados ao ser exposta a diferentes cores de luz - uma característica chamada bistabilidade.

Essa propriedade ajuda a proteína a manter-se ativa e a responder depressa, algo especialmente útil para insetos rápidos como as libélulas.

A visão no vermelho ajuda na sobrevivência

Libélulas dependem fortemente da visão durante o voo. Enquanto se deslocam em alta velocidade, caçam, desviam de ameaças e procuram parceiros. A sensibilidade especial ao vermelho provavelmente tem um papel importante nessas tarefas.

Os pesquisadores analisaram como o corpo das libélulas reflete a luz. Machos e fêmeas exibem diferenças na reflexão de comprimentos de onda mais longos, e essas diferenças ficam mais evidentes quando observadas com opsinas sensíveis ao vermelho.

Os dados sugerem que essa visão facilita a identificação de parceiros. Em algumas espécies, as cores corporais passam a refletir a luz de modo distinto acima de 530 nanômetros, o que torna o reconhecimento mais rápido e mais preciso.

Humanos e insetos evoluíram a mesma visão

“Surpreendentemente, o mecanismo pelo qual a opsina vermelha de 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 distantemente relacionadas.”

O resultado aponta para evolução paralela. Apesar de libélulas e humanos serem muito diferentes, ambos desenvolveram formas semelhantes de detetar luz vermelha. A explicação está numa pequena região da proteína opsina.

Os cientistas observaram que uma posição específica na proteína, chamada posição 292, determina como ela responde à luz. Mudanças pequenas nesse ponto podem deslocar a sensibilidade do verde para o vermelho profundo.

Pequenas mudanças na proteína melhoram a visão

O estudo mostrou que uma alteração mínima na estrutura da proteína pode produzir um efeito grande.

Quando os pesquisadores trocaram um único aminoácido na posição 292, a sensibilidade luminosa mudou de cerca de 546 nanômetros para 580 nanômetros.

Com isso, a proteína torna-se mais eficiente em captar luz vermelha mais profunda. Em um caso, a substituição por uma molécula ligeiramente maior deixou a proteína ainda mais sensível a comprimentos de onda mais longos.

Os cientistas também criaram, em laboratório, uma versão modificada dessa proteína capaz de detetar luz em torno de 590 nanômetros. Isso indica que o sistema pode ser ajustado experimentalmente.

Visão das libélulas aplicada à tecnologia

“Neste estudo, conseguimos deslocar a sensibilidade de uma opsina de infravermelho próximo modificada de libélulas Gomphidae ainda mais em direção a comprimentos de onda mais longos e confirmamos que a opsina de infravermelho próximo modificada pode induzir respostas celulares em resposta à luz de infravermelho próximo”, disse o professor Mitsumasa Koyanagi.

“Essas descobertas demonstram essa opsina como uma ferramenta optogenética promissora, capaz de detectar luz mesmo em grande profundidade dentro de organismos vivos.”

O trabalho aproxima biologia e tecnologia. Ao testar a proteína alterada em células, os cientistas verificaram que ela reage à luz de infravermelho próximo - um tipo de luz que consegue atravessar o corpo mais profundamente do que a luz visível.

Nos experimentos, células com a proteína modificada apresentaram respostas fortes quando expostas a luz de comprimentos de onda muito longos. Isso demonstra que a proteína pode funcionar dentro de sistemas vivos.

Um novo futuro para a medicina

A descoberta abre possibilidades em uma área chamada optogenética, na qual pesquisadores usam luz para controlar células no corpo. Essa abordagem apoia estudos do cérebro e o tratamento de doenças.

A luz de infravermelho próximo alcança tecidos mais profundos sem causar danos ao organismo. Uma proteína que responda a esse tipo de luz pode ajudar médicos a controlar células difíceis de acessar.

Assim, as libélulas, com a sua visão avançada, tornam-se um modelo natural para essa tecnologia. O que começou como um estudo sobre olhos de insetos pode, em breve, contribuir para o desenvolvimento de tratamentos médicos melhores.