Um estudo da Universidade de Genebra, na Suíça, propõe uma explicação para a maneira como os folículos responsáveis por cabelos, pelos e penas ocupam posições específicas ainda durante a gestação. Publicada em 29 de maio na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), a pesquisa indica que esses padrões podem surgir da combinação entre movimentos de células vizinhas, sinais químicos e crescimento da pele, sem que exista uma instrução detalhada determinando o local de cada estrutura.

O processo começa antes de qualquer fio se tornar visível. Durante o desenvolvimento do embrião, grupos reduzidos de células se concentram em determinados pontos da pele e formam os chamados placódios. Essas estruturas são as precursoras dos folículos capilares, responsáveis posteriormente pelo crescimento de cabelos, pelos e penas. Embora a formação dos placódios já fosse conhecida, a ciência ainda buscava compreender como suas posições eram definidas com tamanha organização.

Uma das hipóteses mais consideradas para explicar esse fenômeno é o modelo de indução por expansão. Segundo essa proposta, o primeiro placódio formado produziria uma substância química capaz de bloquear o surgimento de novas estruturas em sua área próxima. Esse sinal criaria uma espécie de zona de exclusão ao redor do placódio, impedindo que outro folículo aparecesse imediatamente ao lado.

Com a expansão da pele embrionária, essas áreas de influência se afastariam umas das outras. O crescimento do tecido abriria novos intervalos, permitindo que outros placódios fossem formados. Dessa maneira, um padrão progressivo e organizado poderia se estabelecer sem a necessidade de um comando individual para cada ponto da pele.

Apesar de explicar parte do desenvolvimento, o modelo não respondia completamente se o mesmo princípio poderia gerar os diferentes desenhos de distribuição de pelos encontrados em espécies distintas. Para analisar essa possibilidade, os pesquisadores se concentraram na quimiotaxia, fenômeno pelo qual as células se deslocam em resposta às diferenças na concentração de substâncias químicas ao redor delas.

Esse mecanismo também é importante no funcionamento do sistema imunológico. Quando ocorre uma inflamação, por exemplo, os glóbulos brancos reconhecem sinais químicos e se movimentam até as regiões em que são necessários. A equipe da Universidade de Genebra investigou se uma lógica semelhante poderia orientar células durante a organização dos folículos na pele embrionária.

Os cientistas elaboraram um modelo matemático para acompanhar o comportamento de células móveis da derme, camada situada abaixo da epiderme. Nas simulações, essas células reagiam a um sinal químico atrativo produzido pela própria epiderme, a camada externa da pele. O cálculo também incorporou o crescimento do tecido embrionário, permitindo avaliar se o deslocamento celular, os sinais químicos e a expansão da pele seriam suficientes para desencadear a formação dos primeiros placódios.

O resultado das simulações reproduziu os padrões de desenvolvimento dos folículos observados em camundongos de laboratório. Para Muhamet Ibrahimi e Ebrahim Jahanbakhsh, pesquisadores da Universidade de Genebra, os resultados indicam que não é necessário um sistema complexo para informar individualmente a cada placódio onde ele deve surgir. Conforme afirmaram em comunicado, essas estruturas podem aparecer espontaneamente a partir das interações locais entre células e sinais químicos presentes no tecido.

Modelo foi testado em espécie com padrão diferente

Na segunda etapa da investigação, o modelo foi aplicado ao rato-espinhoso, espécie identificada pelo nome científico Acomys dimidiatus. O roedor foi escolhido por apresentar uma organização peculiar de seus folículos capilares. Em comparação com os camundongos de laboratório, o rato-espinhoso possui estruturas distribuídas de forma regular e com forte alinhamento direcional.

Para realizar a comparação, os pesquisadores utilizaram dados experimentais obtidos por imagens tridimensionais da pele embrionária do rato-espinhoso. O modelo matemático foi então adaptado às características bioquímicas da espécie e ao modo específico como sua pele cresce.

Mesmo com essas diferenças, as simulações apontaram para a mesma conclusão geral. Não seria necessário propor mecanismos de desenvolvimento completamente diferentes para explicar os padrões observados nas duas espécies. Alterações pequenas nas interações celulares, nas propriedades químicas do tecido e na velocidade ou forma de crescimento da pele poderiam ser suficientes para produzir distribuições bastante distintas de folículos.

O estudo reforça, assim, a possibilidade de que estruturas biológicas complexas sejam resultado de regras locais relativamente simples. No caso dos folículos, a combinação entre comunicação química, movimento celular e expansão do tecido durante o desenvolvimento embrionário pode organizar padrões variados sem depender de instruções específicas para cada estrutura.