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Jun 05, 2023

O envelhecimento de C. elegans é acelerado por um auto

Nature Communications volume 14, número do artigo: 4381 (2023) Citar este artigo 3815 Acessos 97 Detalhes de métricas altmétricas Em C. elegans pós-reprodutivo, reaproveitamento de biomassa somática destrutiva

Nature Communications volume 14, número do artigo: 4381 (2023) Citar este artigo

3815 Acessos

97 Altmétrico

Detalhes das métricas

Em C. elegans pós-reprodutivo, o reaproveitamento destrutivo da biomassa somática apoia a produção de gema que, foi recentemente demonstrado, é ventilada e pode servir como alimento para a progênie larval. Isto é uma reminiscência do esforço reprodutivo suicida (morte reprodutiva) típico de organismos semelparos como o salmão do Pacífico. Para explorar a possibilidade de C. elegans apresentar morte reprodutiva, comparamos pares de espécies irmãs dos gêneros Caenorhabditis e Pristionchus com hermafroditas e fêmeas. Relatamos que a ventilação da gema e a patologia constitutiva precoce, envolvendo grandes alterações anatômicas, ocorrem apenas em hermafroditas, que também têm vida mais curta. Além disso, somente nos hermafroditas a remoção da linha germinativa suprime a patologia senescente e aumenta acentuadamente a expectativa de vida. Isto é consistente com a hipótese de que C. elegans exibe morte reprodutiva que é suprimida pela ablação da linha germinativa. Se correto, isto implicaria uma grande diferença no processo de envelhecimento entre C. elegans e a maioria dos organismos superiores, e potencialmente explicaria a plasticidade excepcional no envelhecimento de C. elegans.

É provável que os mecanismos de envelhecimento sejam diferentes entre organismos com histórias de vida semélíparas e iteróparas. As espécies semélparas apresentam apenas um único episódio reprodutivo, que muitas vezes envolve um grau de esforço reprodutivo tão intenso que leva à morte rápida (morte reprodutiva)1,2. Os organismos que exibem morte reprodutiva semélpara variam de plantas monocárpicas ao salmão do Pacífico. Em contraste, as espécies iteróparas, que incluem a maioria dos mamíferos, são capazes de múltiplos ciclos de reprodução e experimentam um processo de envelhecimento mais gradual.

Para ser mais preciso sobre o significado do termo semelparidade: embora alguns, mas não todos, organismos com um único episódio reprodutivo exibam morte reprodutiva, o termo semelparidade é frequentemente usado para denotar especificamente organismos semelparos que exibem morte reprodutiva. Concomitantemente, a ocorrência de morte reprodutiva em organismos com apenas um episódio reprodutivo é definitiva de semelparidade no segundo sentido do termo.

Desde o final da década de 1970, o nemátodo Caenorhabditis elegans tem sido utilizado intensivamente como organismo modelo para tentar compreender as causas do envelhecimento. Isto levou à descoberta de um grau notavelmente elevado de plasticidade no envelhecimento nesta espécie3,4,5, tendo sido observados aumentos de até 10 vezes na esperança de vida6. C. elegans também é incomum na gravidade e no aparecimento singularmente precoce da patologia senescente, afetando particularmente órgãos envolvidos na reprodução7,8,9,10,11,12. Nos hermafroditas pós-reprodutivos de C. elegans, a biomassa intestinal é convertida em vitelo, levando à atrofia intestinal e ao acúmulo de vitelo9,13. Mostrámos recentemente que as mães pós-reprodutivas libertam gema que pode funcionar como leite (ou “leite de gema”), que é consumido pela descendência larval apoiando o crescimento e a reprodução14.

Este tipo de esforço reprodutivo autodestrutivo, em que o reaproveitamento da biomassa promove a degeneração de órgãos, ocorre frequentemente em organismos semelparos que sofrem morte reprodutiva. A remoção da linha germinativa aumenta muito a expectativa de vida tanto do C. elegans quanto do salmão do Pacífico, neste último caso, suprimindo a morte reprodutiva5,15. Tomadas em conjunto com o seu único episódio reprodutivo, estas observações levantam a possibilidade de que a marcada plasticidade na longevidade de C. elegans seja uma função da supressão da morte reprodutiva, ou seja, que esta espécie seja semélípara.

Uma outra possibilidade hipotética é que a morte reprodutiva tenha evoluído em C. elegans como consequência do hermafroditismo. As espécies de nematóides do gênero Caenorhabditis são gonocorísticas, com números aproximadamente iguais de fêmeas e machos, ou androdioicas, com hermafroditas autofecundantes e machos raros16. O hermafroditismo protândrico (onde os espermatozoides são produzidos primeiro e depois os oócitos) permite que C. elegans colonize rapidamente novas manchas alimentares, mas ao custo de um período reprodutivo mais curto devido ao esgotamento dos espermatozoides próprios . A capacidade de converter biomassa somática em gema para alimentar a prole pode permitir que C. elegans pós-reprodutivo reduza esse custo e promova a aptidão inclusiva14. Se correto, isso prevê que a morte reprodutiva ocorrerá nos hermafroditas Caenorhabditis, mas não nas fêmeas, onde a reprodução obrigatória por meio do acasalamento com machos suporta períodos reprodutivos mais longos.