Os segredos do cavalo-marinho
Esses peixes têm um sistema reprodutivo atípico: a incubação dos
filhotes é feita nos machos. Em sua coluna de março, Jerry Borges
explica como isso acontece e mostra como os cavalos-marinhos podem
inspirar pesquisas sobre a reprodução humana.
Por:
Jerry Carvalho Borges
Publicado em 05/03/2010
|
Atualizado em 05/03/2010
Cavalo-marinho da
espécie 'Hippocampus histrix'. Esses animais pertencem a um dos poucos
grupos de peixes que se reproduzem por viviparidade, sistema incomum
entre os peixes (foto: Nick Hobgood).
Além da sua beleza, os cavalos-marinhos chamam a atenção por seu
sistema reprodutivo peculiar, que se caracteriza pela incubação dos
embriões em desenvolvimento dentro do corpo do macho. Descobertas
recentes esclareceram alguns dos ’segredos‘ associados a essa forma
única de reprodução e nos deram pistas importantes sobre alguns
aspectos da biologia do desenvolvimento, inclusive de nossa espécie.
Os cavalos-marinhos e seus parentes, os peixes-pipa, pertencem à
família dos singnatídeos, um grupo taxonômico que se reproduz por
viviparidade. Essa forma de desenvolvimento é encontrada em todos os
grupos de vertebrados, com exceção das aves, mas é pouco comum entre os
peixes.
A viviparidade é definida como o nascimento de filhotes bem
desenvolvidos e ativos e está associada com a fecundação interna e o
desenvolvimento embrionário e fetal no interior do corpo de um dos pais.
Os organismos em que ocorre esse tipo de incubação têm custos
energéticos elevados e riscos maiores de predação. Embora os organismos
vivíparos apresentem tamanhos reduzidos de ninhada se comparados com
espécies que se reproduzem por meio de ovos (ovíparas), a viviparidade
permite uma maior sobrevivência da prole, pois minimiza a influência
ambiental durante o desenvolvimento embrionário.
A viviparidade é encontrada em 54 famílias de peixes, mas ocorre em
apenas 2-3% das cerca de 30 mil espécies conhecidas. Como essas
espécies não possuem útero, o desenvolvimento da prole ocorre na
cavidade ovariana ou folicular.
A nutrição embrionária pode ocorrer através do vitelo, de outros
ovos ou mesmo de outros embriões. Em algumas espécies os recursos
alimentares e os gases respiratórios são fornecidos aos embriões
através de estruturas epidérmicas, de projeções intestinais, de
pseudoplacentas foliculares ou de estruturas similares a placentas, mas
que possuem vitelo.
Casos raros
Sempre que se fala em viviparidade, pensamos logo na incubação da
prole no corpo das fêmeas. Há, contudo, alguns casos extremamente raros
em que o desenvolvimento embrionário pode se processar no corpo de
machos.
Alguns exemplos desse tipo incomum de incubação ocorrem em duas
espécies de pequenos e ameaçados anfíbios habitantes do sudoeste da
América do Sul e conhecidos como sapos de Darwin (gênero
Rhinoderma).
Esses animais apresentam fertilização externa e seus embriões se
desenvolvem por cerca de 20 dias no meio ambiente até se transformarem
em girinos e serem capturados e mantidos em expansões bucais dos
machos, conhecidas como sacos vocais, até sua metamorfose.
Peixe-pipa da espécie 'Corythoichthys haematopterus'. Assim como os
cavalos-marinhos, esses animais pertencem à família dos singnatídeos,
uma das 54 famílias de peixes vivíparos (foto: Steve Childs).
Os peixes singnatídeos são outro exemplo da incubação de embriões
vivíparos em machos. Esse grupo compreende 232 espécies conhecidas que
exibem uma ampla variedade e complexidade reprodutiva. Entre os
singnatídeos, existem espécies que apresentam reprodução externa e
outras nas quais as fêmeas incubam seus filhotes. Contudo, é a
incubação por machos que faz esse grupo de peixes especial para os
estudiosos da reprodução.
Em algumas espécies de singnatídeos, os machos mantêm os embriões em
desenvolvimento em uma bolsa de incubação especializada existente na
superfície de seus abdomes ou caudas. Esses locais apresentam
modificações morfológicas e fisiológicas semelhantes às encontradas nas
fêmeas vivíparas.
As estruturas reprodutivas mais complexas são encontradas nas 33
espécies de cavalos-marinhos que também apresentam as alterações
fisiológicas reprodutivas mais marcantes. Nessas espécies, as fêmeas
transferem seus gametas (ovócitos) ricos em reservas nutritivas
(vitelo) para a bolsa de incubação dos machos, onde ocorre a
fertilização pelos gametas masculinos.
Nos machos dessas espécies há uma produção muito reduzida de gametas
– apenas cerca de 150 células por testículo, o menor valor conhecido
entre os peixes. A reduzida competição espermática nessas espécies
talvez esteja associada com esse processo, que talvez seja uma
adaptação para evitar a fecundação dos ovócitos por mais de um
espermatozoide.
Após a fertilização, os zigotos se implantam rapidamente e ocorrem
diferenciações e adaptações fisiológicas e morfológicas nos tecidos
masculinos associadas com o desenvolvimento embrionário. Há um aumento
da vascularização nos locais de implantação embrionária. Também é
observada a ocorrência de alterações relacionadas com a osmorregulação,
a aeração, a nutrição e a proteção imune dos embriões em
desenvolvimento.
Cavalo-marinho grávido no Aquário de Nova York. O período de gestação
dos signatídeos pode ir de 9 a 69 dias, dependendo da temperatura
ambiental (foto: Jaro Nemcok).
Apesar de os embriões receberem um suprimento rico de energia de
suas mães através do vitelo, acredita-se que os pais também contribuam
com nutrientes durante a incubação. Além disso, pesquisas genéticas
indicam que as lectinas C – um grupo de proteínas com atividade
antibacteriana – são secretadas pelos machos para a proteção dos
embriões antes que esses desenvolvam as suas próprias defesas imunes.
A gestação e depois
O período de gestação dos signatídeos possui uma enorme variação,
podendo alcançar de 9 a 69 dias, dependendo da temperatura ambiental.
Após a gestação, a pseudoplacenta dos machos é eliminada juntamente com
os as formas jovens, que passam então a depender somente de si para o
desenvolvimento futuro. Não há, portanto, entre os signatídeos qualquer
forma de cuidado paternal (ou maternal) da prole.
A regulação hormonal da reprodução dos signatídeos depende da
prolactina, um hormônio da hipófise que está relacionado com a
osmorregulação, com o desenvolvimento, com as respostas imunes e com a
reprodução nos vertebrados. Nos signatídeos, o bloqueio da síntese de
prolactina causa abortos e a eliminação dos tecidos associados com a
reprodução.
O esquema indica a localização e a estrutura interna da bolsa de
incubação de um cavalo-marinho macho antes e durante o desenvolvimento
embrionário (adapatado de Stolting e Wilson, 2007).
A testosterona e outros hormônios esteroides masculinos regulam o
início da incubação nos signatídeos. Os esteroides femininos, como o
estradiol e a progesterona, por sua vez, também controlam o
desenvolvimento embrionário nessas espécies de peixes. Contudo, são
necessárias pesquisas para verificar como se comportam os níveis desses
hormônios durante a incubação masculina.
Diversas espécies de signatídeos podem ser cultivadas em laboratório
com certa facilidade. Por terem tempos de geração curtos (3-12 meses),
elevada fecundidade (de 50 a 2 mil filhotes por ninhada) e um genoma
haploide pequeno (de 500 milhões a um bilhão de bases nitrogenadas), os
cavalos-marinhos e outras espécies de seu grupo podem ser considerados
modelos interessantes para pesquisas futuras que poderão esclarecer
como ocorre a reprodução do ponto de vista morfológico, fisiológico e
genético.
O estudo desses animais pode gerar dados essenciais para a
compreensão desse processo em nossa própria espécie. Além disso, esses
simpáticos peixes oferecem uma oportunidade para que possamos
investigar o processo de seleção sexual e compreender melhor o papel
masculino na reprodução.
Jerry Carvalho BorgesDepartamento de Medicina Veterinária
Universidade Federal de Lavras
Sugestões para leitura
Dzyuba,B., Van
Look,K.J., Cliffe,A., Koldewey,H.J., and Holt,W.V. (2006). Effect of
parental age and associated size on fecundity, growth and survival in
the yellow seahorse Hippocampus kuda. J. Exp. Biol. 209, 3055-3061.
Jones,A.G.,
Moore,G.I., Kvarnemo,C., Walker,D., and Avise,J.C. (2003). Sympatric
speciation as a consequence of male pregnancy in seahorses. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 100, 6598-6603.
Ripley,J.L. and Foran,C.M. (2006). Differential parental nutrient allocation in two congeneric pipefish species (Syngnathidae: Syngnathus spp.). J. Exp. Biol. 209, 1112-1121.
Rothchild,I. (2003). The yolkless egg and the evolution of eutherian viviparity. Biol. Reprod. 68, 337-357.
Soares,M.J., Konno,T., and Alam,S.M. (2007). The prolactin family: effectors of pregnancy-dependent adaptations. Trends Endocrinol. Metab 18, 114-121.
Stolting,K.N. and Wilson,A.B. (2007). Male pregnancy in seahorses and pipefish: beyond the mammalian model. Bioessays 29, 884-896.
Van
Look,K.J., Dzyuba,B., Cliffe,A., Koldewey,H.J., and Holt,W.V. (2007).
Dimorphic sperm and the unlikely route to fertilisation in the yellow
seahorse. J. Exp. Biol. 210, 432-437.
