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Apr 29, 2023

C. elegans não é um organismo modelo robusto para o sentido magnético

Volume de Biologia da Comunicação

Biologia das Comunicações volume 6, Número do artigo: 242 (2023) Citar este artigo

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A magnetorecepção é definida como a capacidade de sentir e usar o campo magnético da Terra, por exemplo, para orientar e direcionar movimentos. Os receptores e mecanismos sensoriais subjacentes às respostas comportamentais aos campos magnéticos permanecem obscuros. Um estudo anterior descreveu a magnetorecepção no nematóide Caenorhabditis elegans, que requer a atividade de um único par de neurônios sensoriais. Esses resultados sugerem C. elegans como um organismo modelo tratável para facilitar a busca por magnetorreceptores e vias de sinalização. A descoberta é controversa, no entanto, como uma tentativa de replicar o experimento em um laboratório diferente não teve sucesso. Nós aqui testamos independentemente o sentido magnético de C. elegans, replicando de perto os ensaios desenvolvidos na publicação original. Descobrimos que C. elegans não mostra preferência direcional em campos magnéticos naturais e de alta intensidade, sugerindo que o comportamento magnetotático no verme não é evocado de forma robusta em um ambiente de laboratório. Dada a falta de uma resposta magnética robusta sob condições controladas, concluímos que C. elegans não é um organismo modelo adequado para estudar o mecanismo do sentido magnético.

A magnetorecepção é a capacidade dos organismos de detectar o fraco campo magnético da Terra. Evidência comportamental para magnetorecepção está disponível para muitas espécies, mas as células sensoriais primárias ainda precisam ser descobertas1. Um problema central que dificulta o progresso no nível neuronal é a falta de uma espécie modelo geneticamente acessível com uma resposta magnética robusta.

Um estudo seminal de Vidal-Gadea et al.2 prometia uma adição revolucionária à paleta de organismos modelo de magnetotaxia. Os autores relataram respostas magnéticas direcionais do amplamente utilizado nematóide Caenorhabditis elegans a campos magnéticos. A evidência foi baseada em três ensaios comportamentais: (1) os vermes moveram-se para cima ou para baixo em uma pipeta vertical cheia de ágar, (2) em um determinado ângulo do campo magnético em uma placa de ágar horizontal e (3) em direção a uma forte anomalia magnética criada por um ímã de neodímio colocado sob uma placa de ágar horizontal. O último ensaio prometia ser particularmente poderoso, pois permitia a triagem rápida de mutantes quanto à sensibilidade magnética. Empregando este ensaio, Vidal-Gadea et al. (2015) triou mutantes sensoriais para revelar um papel crítico de um par de neurônios sensoriais AFD na magnetosensação. Finalmente, usando imagens de cálcio, os autores relataram que os neurônios AFD responderam a estímulos magnéticos.

A identificação de um par de neurônios sensoriais primários é prometida para permitir a investigação sistemática do mecanismo sensorial subcelular para a magnetorecepção. Motivados por essa promessa, outros começaram a replicar os ensaios de orientação magnética comportamental em C. elegans, mas com sucesso variado. Estudos independentes de Njus et al.3 e Landler et al.4,5 falharam em identificar respostas magnéticas sob condições magnéticas cuidadosamente controladas, enquanto outros estudos dos autores originais em colaboração com outros laboratórios relataram replicações bem-sucedidas6,7. Um estudo independente de replicação positiva que não inclui autores do estudo original e demonstra orientação magnética em C. elegans, entretanto, não foi publicado. Intrigado com a simplicidade dos ensaios desenvolvidos por Vidal-Gadea et al. (2015), tentamos replicar dois de seus ensaios de orientação magnética. Prestamos atenção aos fatores que influenciam a orientação magnética em C. elegans7,8 e aderimos aos padrões no campo da orientação magnética, incluindo o cegamento estrito dos experimentadores e o uso de bobinas magnéticas duplamente enroladas9,10,11.

Descobrimos que, nessas condições, os vermes se moviam aleatoriamente em placas horizontais colocadas no topo de um ímã de neodímio forte ou dentro de um campo magnético horizontal homogêneo com a força da Terra. Em experimentos de controle de quimiotaxia positiva, no entanto, observamos uma forte preferência direcional. Concluímos que mesmo que C. elegans tenha um sentido magnético, não é um organismo modelo genético adequado nem tratável para procurar os magnetorreceptores.