Genes ligado às vespas reconhecem faces

Os humanos são especialistas em reconhecimento facial. Podemos identificar rostos melhor do que outros padrões, mas nem todos os animais se destacam como nós. Alguns grupos de animais sociais de cérebro grande, incluindo macacos e...

2466 0

Os humanos são especialistas em reconhecimento facial. Podemos identificar rostos melhor do que outros padrões, mas nem todos os animais se destacam como nós. Alguns grupos de animais sociais de cérebro grande, incluindo macacos e ovelhas, são conhecidos por reconhecer-se por características faciais, e entre os insetos o talento é especialmente raro – apenas um punhado de espécies de vespas-do-papel são conhecidas por fazê-lo.

Para descobrir a base genética do reconhecimento de face das vespas, os pesquisadores analisaram os genes do cérebro das espécies de vespas-do-papel que foram treinadas para reconhecer as faces e compararam com as vespas treinadas para um reconhecimento padrão. Conforme relatado no Journal of Experimental Biology, eles descobriram que os padrões da expressão gênica dos cérebros envolvidos no reconhecimento de rostos e os de reconhecimento padrão são diferentes.

“Há algo especial sobre a aprendizagem do reconhecimento facial, e podemos detectar isso no nível da atividade gênica do cérebro”, diz a autora do estudo Ali Berens. “A atividade de centenas de genes muda no cérebro durante o reconhecimento. Isso ilustra que as respostas cerebrais aos estímulos sociais relevantes (como os rostos) podem ser altamente específicas à nível gênico.”

“Existe, obviamente, uma diferença cognitiva nas vespas que estão aprendendo a reconhecer faces em oposição a qualquer outro padrão antigo,” afirma Seirian Sumner, pesquisadora de vespas na University College London, que não estava envolvida no trabalho.

Considere fazer uma doação à Sociedade Científica

Pesquisas anteriores da co-autora do estudo, Elizabeth Tibbetts, bióloga evolutiva da University of Michigan, e seus colegas revelaram que a espécie Polistes fuscatus, que possui marcações faciais variáveis, reconhece rostos ou os reconhece melhor do que outros estímulos visuais. Tibbetts descobriu que as vespas P. fuscatus usam reconhecimento facial para manter hierarquias de dominância em suas colônias. As vespas de espécie irmã, P. metricus, por outro lado, têm face simples e não apresentam especializações para o reconhecimento facial.

Polistes metricus, fêmea (esquerda) e macho (direita) WIKIMEDIA, INSECTS UNLOCKED
Polistes metricus, fêmea (esquerda) e macho (direita). Créditos: WIKIMEDIA, INSECTS UNLOCKED

A fim de investigar a atividade cerebral que separa a especialização facial da aprendizagem facial, Tibbetts, a bióloga da Iowa State University, Amy Toth, e Berens, então estudante de doutorado do laboratório de Toth, compararam genes expressos no cérebro de ambas as espécies de vespas após um exercício de reconhecimento facial.

Para cada espécie, as pesquisadoras treinaram um grupo para distinguir os padrões e outro grupo para distinguir faces de P. fuscatus. Para o grupo “faces”, elas colocaram cada vespa em um labirinto de dois caminhos com um piso eletrificado, onde cada caminho levava à uma câmara contendo uma imagem de uma das duas faces de vespa. “Em uma extremidade, associada a uma das faces, bloqueamos a eletricidade, então é uma espécie de zona segura para as vespas irem”, explica Berens. Em 40 experimentos realizado, as vespas tinham aprendido a reconhecer o rosto associado à segurança e escapar do choque, provando que podiam distinguir entre as duas imagens. As pesquisadoras treinaram o outro grupo de vespas para reconhecer padrões e repetiu os experimentos para ambas as espécies.

Elas descobriram que as duas espécies eram igualmente boas em reconhecer padrões, mas, como esperado, P. fuscatus se saiu melhor em fugir dos choques quando o labirinto continha os rostos do que quando continha padrões abstratos em preto e branco, como um alvo. P. metricus, por outro lado, identificou os padrões corretamente com mais frequência do que os rostos.

As pesquisadoras também compararam essas chamadas transcrições diferencialmente expressas entre as espécies. Elas descobriram que não havia sobreposição entre as transcrições diferencialmente expressas nas duas espécies, “Acho que ficamos meio surpreendidos”, diz Berens. “Parece que há algumas mudanças moleculares distintas para a expressão de genes do cérebro durante a especialização facial, em comparação com a aprendizagem facial em vespas-do-papel”, acrescenta.

Polistes fuscatus. Créditos: WIKIMEDIA, HECTONICHUS
Polistes fuscatus. Créditos: WIKIMEDIA, HECTONICHUS

“A expressão de diferentes genes no cérebro sugere que grupos distintos de neurônios e/ou números diferentes desses neurônios podem estar envolvidos no reconhecimento e especialização da face”, diz o biólogo evolutivo de Cornell, Michael Sheehan, que fez sua pesquisa de doutorado no laboratório de Tibbetts e é atualmente colaborador de Toth, mas não esteve envolvido neste trabalho.

“Provavelmente há algo diferente que está acontecendo em seu cérebro quando elas vêem uma imagem facial, que é semelhante, na verdade, ao que acontece nos seres humanos e em algumas outras espécies de vertebrados”, diz Sheehan sobre P. fuscatus. Nos seres humanos, regiões cerebrais especializadas são dedicadas ao reconhecimento facial, e algumas evidências sugerem que isso também pode ocorrer em ovelhas. “Nós não sabemos necessariamente se é o caso em vespas, mas esses dados sugerem que há diferenças na atividade cerebral.”

Embora as duas espécies expressem genes completamente diferentes ao reconhecer os rostos, a análise da ontologia gênica (GO) sugeriu que esses genes podem ter alguma sobreposição no nível funcional. Por exemplo, alguns convergiram sobre a atividade da oxidoredutase e sinalização acoplada à proteína G.

“O que é bom sobre este artigo é que ele não olha só para um ou dois genes; olha para todo o padrão, mas agora as questões estão sendo colocadas em um contexto o qual os neurônios estão começando a clarear”, diz Sheehan.

Referências

A.J. Berens et al., “Cognitive specialization for learning faces is associated with shifts in the brain transcriptome of a social wasp,” Journal of Experimental Biology, doi: 10.1242/jeb.155200, 2017.

Fonte: The Scientist

 

Publicação arquivada em