Naturalmente elétricos

blanka_electricityUm dos personagens mais famosos e carismáticos dos jogos de luta clássicos, com certeza é o Blanka. Ou pelo menos aqui no Brasil, afinal ele é o nosso representante no clássico jogo Street Fighter II, que reúne lutadores de todo o mundo para um torneio de artes marciais.

Jimmy, o nome verdadeiro de Blanka, na verdade não é brasileiro de nascença…mas acabou literalmente caindo no Brasil quando tinha apenas 10 anos de idade após uma estranha tempestade acidentalmente derrubar o avião no qual estava, sendo o único sobrevivente. Após o acidente, Blanka sofreu mutações e passou a viver isolado da civilização na floresta amazônica brasileira. Essas mutações foram responsáveis pela sua capacidade de gerar descargas elétricas potentes que ele usa durante as lutas.

Assim como a vida às vezes imita a arte, a recíproca também é verdadeira. Os poderes elétricos de Blanka são baseados em um curioso tipo de peixe que possui o mesmo “poder” de gerar grandes descargas elétricas.

Alguns peixes desenvolveram a capacidade de gerar descargas elétricas, entre eles está o famoso brasileiro poraquê (Electrophorus electricus), um peixe relativamente comum nos rios amazônicos que pode chegar a cerca de 2,5 metros de comprimento (figura 1).

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Figura 1: Poraquê (Electrophorus electricus), o peixe elétrico amazônico. Foto: Flickr @invaluables.

O poraquê também é conhecido como peixe elétrico amazônico ou enguia elétrica (electric eel em inglês, embora na verdade as “enguias verdadeiras” sejam da Ordem Anguilliformes e o poraquê seja da Ordem Gymnotiformes). Seu nome vem da língua tupi-guarani e significa “aquele que põe para dormir”. E esse nome não é a toa, o poraquê é capaz de gerar rapidamente descargas elétricas com cerca de 600 volts (algumas fontes dizem chegar a quase 900 volts) e com corrente de até 1 ampere, o suficiente para derrubar um cavalo ou mesmo levar a morte um humano adulto (ver vídeo 1 – em inglês, mas é possível ativar as legendas com tradução automática)!

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Figura 2: Espécies de raias elétricas (Ordem Torpediformes). Fonte: Wikipedia Commons.

Há mais de 2.000 anos são conhecidos peixes capazes de induzir sensações de dor e entorpecimento – os antigos egípcios usavam a raias torpedo (Ordem Torpediniformes, figura 2) para um tipo rudimentar de eletroterapia para tratar a epilepsia (Finger & Piccolino, 2011) – mas, a compreensão do mecanismo fisiológico por trás disso só foi começar a ser compreendido a partir de alguns estudos no final do século XVII, quando foi descoberto que esses peixes são capazes de produzir fortes correntes elétricas (Kellaway, 1946), estudos estes que foram muito provavelmente influenciados pelos trabalhos de Luigi GalvaniAlessandro Volta – conhecidos como os fundadores da eletrofisiologia e eletroquímica.

Em “A Origem das Espécies“,  Charles Darwin dedicou todo o capítulo 6 às dificuldades à sua teoria, no qual ele comenta sobre o órgão elétrico desses peixes. Ele percebeu diferenças na estrutura, inervação e poder elétrico de órgãos elétricos de diferentes espécies, além da ausência de evidência fóssil de um possível ancestral comum entre essas espécies que possuísse órgãos elétricos. Assim, concluiu que essas estruturas ao invés de homólogas (o que indicaria uma ancestralidade comum) teriam evoluído independentemente mais de uma vez nos peixes, sendo análogas portanto. Darwin também levantou questões sobre as potenciais funções de um órgão elétrico fraco – um passo necessário  para a evolução de um órgão elétrico potente – mesmo antes de peixes desse tipo terem sido descobertos. Cerca de um século depois, estudos rigorosos comportamentais e fisiológicos em um recém-descoberto peixe com órgão elétrico fraco providenciaram respostas aquelas questões de Darwin (Lissman, 1951; Lissman & Mach, 1958).

Existem cerca de 350 espécies (em 10 famílias) de peixes de água doce e cerca de 100 espécies (raias da ordem Torpediniformes: Narcinidae e Torpedinidae; e peixes ósseos da ordem Perciformes: Uranoscopidae) de peixes de água salgada com órgãos elétricos, porém nem todos são capazes de gerar descargas com grande potência, sendo praticamente todos da região neotropical (Moller, 1995; Alves-Gomes, 2001). Os “peixes elétricos fracos” (weakly electric fishes) utilizam seus órgãos elétricos apenas para navegação e detecção de objetos (eletropercepção) ou comunicação com outros peixes elétricos (eletrocomunicação), orientando-se de forma semelhante a que morcegos e golfinhos, utilizando a ecolocalização. Já peixes elétricos como o poraquê e algumas raias torpedo são chamados de “peixes elétricos fortes” (strongly electric fishes). Esses peixes desenvolveram seus órgãos elétricos além das funções básicas apresentadas pelos peixes elétricos fracos e são capazes de usar seus órgãos elétricos para produzir potentes descargas para defesa ou para imobilizar suas presas (Lissmann, 1958) – ver vídeo 2.

Todas as células musculares têm potencial elétrico e a simples contração de um músculo liberará uma pequena quantidade de volts. Mas, pelo menos há 100 milhões de anos, alguns peixes começaram a amplificar esse potencial a partir da evolução de células musculares em outro tipo de célula, chamada de eletrócito – células maiores, organizadas em sequência e capazes de gerar tensões muito maiores do que as utilizadas para fazer os músculos trabalhar.

Um recente estudo demonstrou que esse tipo de estrutura evoluiu independentemente (assim como previsto por Darwin) pelo menos seis vezes durante a história evolutiva dos peixes elétricos (Gallant et al., 2014). Segundo os autores do estudo, apesar de terem evoluído independentemente, parecem ter utilizado a mesma “caixa de ferramentas genética” (fatores genéticos) para a formação de seus órgãos elétricos, um exemplo claro de evolução convergente.

Na maioria desses peixes, o órgão elétrico fica na região posterior do corpo do animal. As células musculares que deram origem aos eletrócitos durante a história evolutiva perderam sua capacidade de contração e sofreram uma mudança na distribuição das proteínas da membrana celular. Com essas modificações, o alinhamento em série dos eletrócitos e a polaridade única de cada célula permite a soma de tensões,  de forma semelhante a “baterias empilhadas em série em uma lanterna” (Gallant et al., 2014).

A corrente adicional necessária para a potência da descarga elétrica no poraquê (o peixe com órgão elétrico mais potente) vem do fato de que o corpo dele contém milhões dessas tais “lanternas” trabalhando juntas e disparando sua descarga elétrica simultaneamente. Sendo que no poraquê, ocorrem modificações morfológicas ainda mais extremas – todos seus órgãos vitais (vísceras) localizam-se próximo a cabeça, inclusive o ânus  e todo o resto do seu corpo alongado logo após as nadadeiras peitorais é formado por músculos que formam o órgão elétrico (figura 3).

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Figura 3: Anatomia interna (A) e externa (B) do poraquê (Electrophorus electricus). Fonte: A. Gotter et al., 1998. B. Digital Fish Library.

Além disso, esse peixe não possui brânquias nem pulmões e a respiração ocorre na região oral. Para realizar as trocas gasosas, o poraquê sobe à superfície, abre a boca e engolfa uma porção de ar e absorve oxigênio diretamente pelo epitélio altamente vascularizado do céu da boca.

Não restam dúvidas de que os peixes elétricos são ótimos exemplos do quanto a evolução é uma força criativa no nosso planeta, ao ponto de criar criaturas tão fantásticas quanto o poraquê que parecem ter saído de histórias de ficção científica, mas que na verdade, serve de inspiração para estas.

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Peixe elétrico. Fonte: Vanderbilt University.

REFERÊNCIAS

ALVES‐GOMES, JA. 2001. The evolution of electroreception and bioelectrogenesis in teleost fish: a phylogenetic perspective. Journal of Fish Biology, v. 58, n. 6, p. 1489-1511.

FINGER, S; PICCOLINO, M. 2011. The shocking history of electric fishes: from ancient epochs to the birth of modern neurophysiology. Oxford University Press.

GALLANT, JR et al. 2014. Genomic basis for the convergent evolution of electric organs. Science, v. 344, n. 6191, p. 1522-1525.

GOTTER, AL.; KAETZEL, MA.; DEDMAN, JR. Electrophorus electricus as a model system for the study of membrane excitability. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology, v. 119, n. 1, p. 225-241, 1998.

KELLAWAY, P. 1946. The part played by electric fish in the early history of bioelectricity and electrotherapy. Bulletin of the History of Medicine, v. 20, p. 112.

LISSMANN, HW. 1951. Continuous Electrical Signals from the Tail of a Fish, Gymnarchus niloticus Cuv. Nature, 167 (4240): 201–202.

LISSMANN, H.W. 1958. On the function and evolution of electric organs in fish. Journal of Experimental Biology, v. 35, n. 1, p. 156-191.

LISSMANN, HW, MACHIN, KE. 1958. The mechanism of object location in Gymnarchus niloticus and similar fish. Journal of Experimental Biology, 35:451–486.

MOLLER, P. 1995. Electric Fishes: History and Behavior. Chapman & Hall, 583 pp.

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