Caenorhabditis elegans
Caenorhabditis elegans é uma espécie de nematódeo da família Rhabditidae que mede cerca de 1 milímetro de comprimento, e vive em ambientes temperados. Tornou-se um importante modelo para o estudo da biologia, especialmente a biologia do desenvolvimento, desde a década de 1970.
Características básicas
C. elegans é um animal vermiforme, não segmentado e com simetria bilateral. Seu tegumento possuiu uma cutícula, quatro camadas epidérmicas principais e uma cavidade pseudocelomada cheia de líquido. Os indivíduos da espécie têm muitos sistemas de órgãos idênticos aos dos outros animais . Na natureza, eles se alimentam de bactérias que se desenvolvem na matéria vegetal em decomposição. C. elegans pode ter dois sexos: hermafroditas e machos. Os espécimes são quase todos hermafroditas, e os machos compreendem, em média, apenas 0,05% da população total. A anatomia básica de C. elegans inclui uma boca, faringe, intestino, gônadas e cutícula colagenosa. Os machos têm uma gônada unilobulada, um canal deferente, e uma cauda especializada para o acasalamento. Os hermafroditas têm dois ovários, tubas uterinas, espermateca, e um único útero. Os ovos de C. elegans são postos pelo hermafrodita. Após a eclosão, eles passam por quatro estágios juvenis (de L1 a L4) .
Ciclo de vida
O ciclo de vida do C. elegans compreende as seguintes fases: ovo, larva (quatro estágios: L1, L2, L3, L4) e adulto. Dentro do ovo, o embrião se desenvolve rapidamente, dando origem à primeira forma larvária (L1) que eclode do ovo depois de aproximadamente 12 horas. Após a eclosão, o animal vai crescendo e se desenvolvendo, passando pelos 4 estágios larvários. Em 2,5 dias o animal chega à fase adulta. Eventualmente, sob condições adversas, pode ocorrer uma forma larval resistente chamada de Dauer (“permanente” em alemão) que pode permanecer quiescente, sem se alimentar, por cerca de 3 meses. Porém, após encontrar condições adequadas, a larva Dauer se desenvolve direto para a fase L4 e continua o ciclo de vida .
Ecologia
Apesar de se saber pouco sobre a ecologia do C. elegans, sabe-se que ele é um verme de vida livre que se alimenta principalmente de bactérias decompositoras de matéria orgânica. Essa característica permite o cultivo desses animais nos laboratórios de pesquisa em placas de Petri contendo ágar recoberto por bactérias (geralmente Escherichia coli), as quais servem de alimento para os vermes . Sabe-se também que os vermes, principalmente na forma de Dauer, podem ser transportados para outros locais sendo carregados por insetos, gastrópodes e milípedes que se locomovem por solos recobertos de matéria orgânica. Já foi visto também que os vermes podem se alimentar desses hospedeiros quando estes morrem, mas nenhuma relação de parasitismo foi descrita .
C. elegans foi o primeiro animal multicelular a ter seu genoma sequenciado. É um excelente organismo modelo para estudos de biologia do desenvolvimento (embriologia), pois é pequeno (aproximadamente 1 mm), de fácil criação, com ciclo de vida curto (de ovo a adulto em aproximadamente quatro dias), apresenta poucas células e sua manipulação genética é relativamente simples . O sexo é definido pelo sistema X0 de determinação sexual, sendo que indivíduos XX são somaticamente fêmeas enquanto a linha germinativa é considerada hermafrodita. Sendo assim a autofecundação só é possível devido a um breve período de espermatogênese entre os estágios L3 e L4; ao fim desse período o indivíduo só produzirá oócitos. Indivíduos X0 são machos e começam a espermatogênese também no estágio L3, mas continuam a produzir espermatozoides pelo resto da vida sexual. Os espermatozoides produzidos pelo hermafrodita são armazenados na espermateca e poderão fecundar os oócitos, assim que estes passarem por maturação meiótica; porém, caso haja cópula os espermatozoides do macho serão armazenados, também, na espermateca e terão preferência na fecundação .
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A formação do eixo antero-posterior em C. elegans depende das assimetrias formadas durante seu desenvolvimento, estas assimetrias são determinadas logo no inicio de seu desenvolvimento, a posição do ponto de fecundação e o formato do óvulo determinam a orientação do eixo, o núcleo espermático é transportado para o extremo do ovo mais próximo e este se torna a parte posterior do organismo. É possível observar o inicio de uma assimetria logo no estagio de 6 células onde um dos pares de células da linhagem AB é disposto ligeiramente mais a frente do 2° par, porem ambos os pares são virtualmente idênticos, e uma maior assimetria pode ser vista somente no estagio de 12 células. Neste estágio testes de ablação mostram uma importante ligação entre células de linhagem MS e a assimetria de células da linhagem ABa, diferentemente das células de linhagem ABp muito mais simétricas. Apesar desta ligação esta não é a única influencia na determinação porem ela é essencial na determinação das assimetrias e portanto da formação do eixo Antero-posterior .
O C. elegans é um animal muito utilizado em pesquisas na área da biologia e da biomedicina. Sua utilização deu início no ano de 1963, pelo cientista Sydney Brenner, que investigava o processo de desenvolvimento neural dos animais . Por ser um organismo com um sistema nervoso simples (302 neurônios em animais hermafroditas), Brenner propôs que seria interessante traçar a origem dessas células desde o período embrionário para compreender o desenvolvimento desse sistema . De fato, não só a origem dos neurônios foi traçada, mas também a origem de todas as 959 células que constituem o corpo desse organismo na fase de adulto (hermafrodita) foram mapeadas por John Sulston na década de 1980, o que permitiu o avanço do conhecimento na área da biologia do desenvolvimento . Outra descoberta importante utilizando C. elegans foi feita por Robert Horvitz, que investigou os mecanismos genéticos envolvidos com a morte celular programada, a apoptose, a qual estava relacionada com moléculas que posteriormente foram denominadas caspases. No estudo, buscou-se entender o mecanismo pelo qual especificamente 131 células morriam durante o desenvolvimento larvário para que o organismo chegasse à fase adulta com exatamente 959 células no corpo .
