Estudos comparativos da morfologia da retina de Bothrops jararaca e Crotalus durissus (Serpentes, Viperidae) - Tashiro, Juliana Hiromi (2020)
O sistema visual das serpentes apresenta adaptações associadas ao ritmo circadiano, uso de habitat, estratégias de caça e dieta adotada pelas espécies. As serpentes da família Viperidae, Bothrops jararaca e Crotalus durissus, ocupam ambientes florestados e de campo aberto, respectivamente. B. jararaca apresenta variações ontogenéticas na dieta e uso de habitat: filhotes se alimentam de vertebrados ectotérmicos e utilizam estrato arbóreo, enquanto adultos se alimentam de roedores e ocupam estrato terrestre. Por outro lado, C. durissus tem hábitos terrestres e se alimentam de roedores ao longo de toda a vida. Tais diferenças inter- e intraespecíficas fazem destas serpentes um sistema-modelo ideal para testar hipóteses de correlação entre características da retina e aspectos ecológicos das espécies. Neste trabalho foram comparadas a densidade e distribuição de neurônios das retinas, e a acuidade visual de B. jararaca e C. durissus adultas e filhotes. Serpentes B. jararaca (n=24) e C. durissus (n=26) foram obtidas junto ao Instituto Butantan, eutanasiadas com dose letal do anestésico Thionembutal (100 mg/kg), e os olhos foram enucleados e fixados em paraformaldeído 4%. Este projeto teve a aprovação da Comissão de Ética em Pesquisa com Animais do Instituto de Psicologia, Universidade de São Paulo (CEUA-IP nº 1805090417). As retinas foram dissecadas e processadas por imunohistoquímica para marcação de opsinas L/M e S e para a identificação dos diferentes tipos de fotorreceptores, ou coradas pela técnica de coloração de Nissl para identificação das células da camada de células ganglionares (CCG). Análises da densidade celular foram realizadas a partir das retinas íntegras com o software Stereo Investigator, utilizando o método estereológico de fracionamento óptico. As bordas das retinas foram desenhadas e cerca de 200 caixas de amostragem foram dispostas por toda sua extensão, de forma uniforme e randomizada. A acuidade visual foi estimada a partir do pico de densidade de células da CCG e da distância focal dos olhos. O teste estatístico não-paramétrico de Mann-Whitney foi aplicado para a comparação dos valores obtidos. Os resultados mostraram densidade de fotorreceptores maior em filhotes (135.300 ± 29.765 e 133.096 ± 11.496 células/mm² em B. jararaca e C. durissus, respectivamente), comparada aos adultos (72.871 ± 16.053 e 75.267 ± 11.483 células/mm² em B. jararaca e C. durissus, respectivamente). Em ambas espécies a população de fotorreceptores é dominada por bastonetes (90-95% dos fotorreceptores). A proporção de cones foi maior em C. durissus (9,8 ± 0,9% em adultos e 10,9 ± 0,8% em filhotes), comparada a B. jararaca (6,5 ± 0,7% em adultos e 7,5 ± 1,4% em filhotes). Em ambas espécies a população de cones é composta predominantemente por cones L/M (cones simples e duplos), e os cones S perfazem cerca de 10% dos cones. Os valores de densidade média de células da CCG também foram maiores em filhotes (9.773 ± 878 e 9.691 ± 1.005 células/mm² em B. jararaca e em C. durissus, respectivamente), comparado aos adultos (4.877 ± 1.086 e 4.640 ± 722 células/mm² em B. jararaca e C. durissus, respectivamente). Os mapas de isodensidade de fotorreceptores mostraram que em adultos de B. jararaca, cones e bastonetes apresentam uma distribuição em faixa horizontal. Em filhotes foi observada maior densidade de bastonetes na retina dorsal e maior densidade de cones na região ventral. Em adultos e filhotes de C. durissus, os mapas de distribuição de cones mostraram uma faixa horizontal, e os bastonetes apresentaram maior concentração na retina dorsal. Nas duas espécies, os cones L/M acompanharam a distribuição de cones totais, enquanto os cones S apresentaram distribuição do tipo area na retina central ou ventral. Os mapas de células da CCG mostraram uma faixa horizontal pouco definida e pico de densidade na região temporal em retinas de B. jararaca adultas, e em filhotes foi observada area anisotrópica ventral. Adultos de C. durissus também apresentaram uma faixa horizontal pouco definida e pico de densidade temporal, e filhotes apresentaram uma distribuição difusa, e pico de densidade na região temporal. A acuidade visual estimada foi maior em adultos de C. durissus (2.9 ± 0.2 ciclos por grau, cpg), comparada aos filhotes e a B. jararaca adultas e filhotes, todos com cerca de 2.3 cpg. Os resultados deste estudo apontam para uma plasticidade morfológica das retinas de B. jararaca ao longo da vida, e importantes diferenças estruturais das retinas duas espécies. A maior densidade de cones em C. durissus pode estar associada a utilização de campos abertos, com maior luminosidade em comparação com ambientes florestados ocupados por B. jararaca. A faixa visual de cones e bastonetes em adultos de B. jararaca deve favorecer uma visualização panorâmica do ambiente e auxiliar no forrageamento em condições fotópicas e escotópicas. Em filhotes de B. jararaca, as diferenças na distribuição de cones e bastonetes podem estar associadas ao uso do estrato arbustivo e a estratégia de caça por espreita: a maior densidade de bastonetes na região dorsal deve proporcionar maior sensibilidade no campo de visão inferior, enquanto a maior densidade de cones na retina ventral deve proporcionar melhor acuidade do campo de visão superior em condições fotópicas, e favorecer a visualização de potenciais predadores aéreos. Em adultos e filhotes de C. durissus, a maior densidade de bastonetes na retina dorsal também deve proporcionar maior sensibilidade do campo de visão inferior em condições de baixa luminosidade, enquanto a faixa visual formada por cones pode favorecer o forrageamento em condições fotópicas ou mesópicas. O pico de densidade de células da CCG na retina temporal de B. jararaca adultas e de C. durissus adultas e filhotes deve beneficiar a resolução espacial no campo de visão frontal, e auxiliar no comportamento de bote para defesa ou captura de presas endotérmicas. Por outro lado, em filhotes de B. jararaca, a maior densidade de células da CCG na retina ventral deve beneficiar a observação de objetos no campo de visão superior. Este trabalho é pioneiro em identificar diferenças na morfologia da retina de serpentes viperídeas a partir de uma abordagem ontogenética e interespecífica. Com base nos resultados obtidos, é possível inferir como a plasticidade morfológica deste tecido neural pode estar associada a aspectos diversos da ecologia comportamental das espécies. Este estudo abre uma série de possibilidades para novas investigações relacionadas a ecologia visual e comportamental de serpentes