Ecologia e evolução do sistema visual de serpentes caenophidia: estudos comparativos da morfologia retiniana e genética de opsinas

• Autor(a) principal: Hauzman, Einat
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/47/47135/tde-09032015-150530/
• topic: Acuidade visual; Células ganglionares; Ecologia visual; Fotorreceptores; Ganglion cells; Opsinas; Opsins; Photoreceptors; Retina; Retinas; Serpentes; Snakes; Visual acuity; Visual ecology

As estruturas oculares dos vertebrados apresentam diversas adaptações relacionadas aos hábitats e atividades das espécies. A infra-ordem Serpentes possui amplo número de espécies distribuídas em quase todas as regiões da Terra e seu sistema visual apresenta variações que apontam para adaptações ecológicas. O presente estudo teve por objetivo fazer uma análise comparativa do sistema visual de diferentes espécies de serpentes Caenophidia, das famílias Dipsadidae e Colubridae, centrada no potencial de visão de cores, na densidade e topografia celular da retina e na acuidade visual. Para tanto, foram identificados os genes de opsinas expressos nas retinas, e analisadas a densidade e distribuição dos diferentes tipos de fotorreceptores e das células da camada de células ganglionares (CCG). As serpentes obtidas junto ao Laboratório de Herpetologia do Instituto Butantan foram sacrificadas com dose letal do anestésico thiopental. Os olhos foram enucleados e as retinas dissecadas para estudos genéticos e morfológicos, com imunohistoquímica e coloração de Nissl. Para sequenciamento dos genes das opsinas SWS1, Rh1 e LWS, dois olhos de 17 espécies foram utilizados. A amplificação por PCR mostrou que os três genes são expressos nas retinas de todas as espécies analisadas; o pico de sensibilidade espectral (max) de cada opsina foi estimado a partir das sequências de aminoácidos. O max do fotopigmento SWS1 foi estimado em 360 nm (UV), para todas as espécies. O fotopigmento Rh1, apresentou três diferentes combinações de aminoácidos que geram picos de sensibilidade em 500 nm, 494 nm e 484 nm. Todas as espécies de serpentes diurnas apresentaram a combinação de aminoácidos que gerou o max 484 nm. O fotopigmento LWS apresentou 4 diferentes combinações de aminoácidos, com max variando entre 543 nm e 560 nm. Para os estudos morfológicos foram utilizadas 86 retinas de 20 diferentes espécies. Retinas íntegras foram marcadas com anticorpos específicos para quantificação e análise topográfica de fotorreceptores. A coloração de Nissl foi empregada em retinas planas para quantificação de células da CCG e cálculo da acuidade visual. As análises morfológicas em retinas de serpentes noturnas mostraram uma grande densidade média de fotorreceptores (82.042 ± 37.945 células/mm2), com predominância de bastonetes, enquanto espécies diurnas apresentaram baixa densidade média de fotorreceptores (11.290 ± 2.810 células/mm2) e ausência de bastonetes. Serpentes noturnas apresentaram densidade média mais baixa de células da CCG (7.653 ± 1.636 4 células/mm2) comparada às diurnas (9.575 ± 2.301 células/mm2). O poder de resolução espacial também foi maior em espécies diurnas (2,3 ± 0,7 cpg) do que nas noturnas (1,45 ± 0,4 cpg). A distribuição de fotorreceptores e células da CCG nas retinas mostrou a presença de area centralis em diferentes regiões das retinas de espécies noturnas, e faixa horizontal em retinas das espécies diurnas, com exceção da serpente aquática e diurna Helicops modestus, que apresentou area centralis. As diferenças de localização das areae centralis variaram de acordo com hábitat e características comportamentais das espécies. Serpentes fossoriais do gênero Atractus, por exemplo, apresentaram area centralis na região dorsal da retina, que favorece o campo de visão inferior e auxilia no comportamento de escavar. Os resultados obtidos neste abrangente estudo apontam para a complexidade das adaptações do sistema visual deste grupo de vertebrados. As variações do padrão de atividade (diurna ou noturna) e uso de hábitat parecem ser fatores de forte influência sobre as características do sistema visual, como a sensibilidade espectral dos pigmentos visuais, a densidade e distribuição de neurônios nas retinas e o poder de resolução espacial do olho