Evolução da Complexidade: Cérebro e Sinapses

As sinapses são as regiões dos neurónios nas quais o impulso eléctrico passa a químico – neurotransmissores – de libertação estimulada por impulso eléctrico.

O impulso eléctrico é apenas ‘onda passiva’ de iões (embora o potencial de acção nos neurónios funcione de um modo mais complexo). Para iniciar esta onda são necessários canais iónicos – proteínas da membrana celular.

Estudos comparativos demonstram que estes canais tiveram origem em proteínas bacterianas que regulavam as concentrações iónicas na célula.

Mas nos neurónios existe um tipo diferente de canais iónicos regulados pela actividade eléctrica, os quais também tiveram origem em proteínas bacterianas. Os primeiros neurónios (primitivos) surgiram por co-opção dos vários canais iónicos.

Os sinais eléctricos básicos surgiram provavelmente ainda antes da vida multicelular – este sistema é utilizado por paramécias para orientação face a obstáculos.

O aumento das dimensões corporais estaria relacionado com a eficiência necessária na transmissão de informação – indivíduos em que a transmissão não era eficiente estariam em desvantagem.

Através de duplicações genéticas, mutações e co-opção (e selecção natural), os primeiros neurónios mais complexos foram produzidos em seres multicelulares primitivos.

Relativamente ás sinapses, as mais primitivas seriam simples poros entre células vizinhas, as quais derivam de proteínas de junções comunicantes (“gap junctions”), que evoluíram pela mesma altura que os organismos multicelulares. De novo estas proteínas foram co-optadas. As primeiras transmitiam impulsos eléctricos. Versões mais modernas, tal como actualmente, transmitiam neurotransmissores, que regulam através de ligações ás proteínas dos canais, o tráfego iónico.

A proteína receptora de glutamato remonta ás bactérias e teria sido co-optada quando as células passaram a libertar deste modo o glutamato.

Mais uma vez, duplicação genética, e mutações originaram vários tipos de receptores.

Sistemas simples podem ser observados em anémonas, que têm apenas “out put” e “in put”, praticamente sem processamento no meio.

O cérebro de C. elegans tem apenas 302 neurónios, mas conjuntos ainda mais reduzidos são capazes de “decisão”.

As proteínas envolvidas nos processos regulatórios foram também co-optadas.

Ao observar os cérebros de vários tipos de animais, a sua origem comum é notória.

 

*Nota: co-opção: elementos existentes passam a desempenhar novas funções quando propício.

 

O vídeo apresentado demonstra de modo ilustrativo e esquemático, o modo como tudo isto funciona e evoluiu e como os cérebros demonstram origem comum:

 

 

 

O video referencia vários artigos passados por revisão de pares sobre o assunto.

Alem de tudo isso, ilustra bem como uma estrutura pode parecer irredutivelmente complexa e não ser.