O MISTÉRIO DO MUCO!

Por Rebecca Campbell Gibbel, MS, DVM

Traduzido por: Ana Carolina Grillo

Revisado por: Jessica Bleuel

THE MYSTERY OF MUCUS!

1. Para que serve a meleca?

Para muitos animais marinhos, o muco é uma parte essencial de suas vidas, promovendo uma barreira protetora. Os peixes-palhaço têm uma camada mucosa na superfície de sua pele, brânquias e intestino, que é de três a quatro vezes mais grossa que a de outros peixes de tamanho similar. Essa superfície lisa reduz o atrito enquanto estão nadando, limita a desidratação e previne o acúmulo de bactérias. O muco é produzido constantemente por células caliciformes especializadas na epiderme, e é uma parte essencial do sistema imunológico inato dos peixes (5). Os cnidários, como corais e anêmonas, que vivem em locais fixos, são ameaçados pelo soterramento no sedimento, e eles possuem um muco superficial que se desprende continuamente, removendo areia e bactérias aderentes. O muco tem uma função tão importante para eles que sua produção pode representar até 40% de seu suprimento diário de carbono fixado (21). O muco é um componente importante do sistema imunológico inato tanto de cnidários quanto de peixes, fornecendo proteção física contra microrganismos invasores e produzindo compostos antimicrobianos. Para evitar que os tentáculos das anêmonas grudem uns nos outros, seu muco possui carboidratos antiadesivos (2) e também contém toxinas defensivas (14). Mas espere, tem mais – os peixes-palhaço e as anêmonas até se comunicam quimicamente através do muco!

Figura 1. Um par de peixes-palhaço confrontando um fotógrafo. Foto: Caroline Rogers. 

2. Uma simbiose icônica: O que eu ganho com isso?

Muito antes do Nemo alcançar a fama no mundo dos peixes, a relação de interdependência entre os peixe-palhaço e as anêmonas já fornecia um exemplo clássico de simbiose, com ambas as partes se beneficiando dessa parceria incomum. Estima-se que essa relação exista há pelo menos 10 milhões de anos — então eles tiveram bastante tempo para se entender (6).

Embora as espécies de cores chamativas laranja e preto sejam geralmente consideradas como os clássicos peixes-palhaço, os termos “peixe-palhaço” e “peixe-anêmona” são, na verdade, intercambiáveis. Para os peixes, a relação com a anêmona é obrigatória, o que significa que eles não sobrevivem por muito tempo na natureza sem a proteção da anêmona hospedeira. Para as anêmonas envolvidas, a parceria é altamente benéfica, mas curiosamente, somente dez das 1170 espécies de anêmonas marinhas dos oceanos Pacífico e Índico formam associações com os peixes-palhaço (17). 

As anêmonas pertencem ao grande filo dos cnidários, juntamente com corais e águas-vivas. Todos esses animais possuem células urticantes em forma de arpão, chamadas nematocistos, que repelem predadores e são usadas para atordoar e capturar presas, que variam de minúsculos zooplânctons a pequenos peixes. Existe um amplo espectro de toxicidade de anêmonas, e as espécies moderadamente e altamente tóxicas são capazes de matar e consumir peixes recifais com facilidade. A capacidade dos peixes-palhaço de viverem sem se ferirem em meio aos tentáculos urticantes das anêmonas desperta o interesse dos cientistas há séculos. Os muitos benefícios dessa relação estão listados na tabela abaixo.

Tabela 1. Vantagens de uma relação simbiótica para os peixes-anêmona e para as anêmonas

VANTAGENS PARA O PEIXE-ANÊMONA	VANTAGENS PARA A ANÊMONA HOSPEDEIRA
Viver em um hospedeiro urticante e que mata peixes recifais predadores aumenta a sobrevivência	Os peixes-palhaço afastam agressivamente os predadores das anêmonas, o que aumenta a sobrevivência delas (19)
Os ovos do peixe-palhaço são depositados dentro das anêmonas e protegidos por seus tentáculos urticantes (19).	O peixe-palhaço deposita resíduos na anêmona, que são reciclados em nutrientes para a elas.
Peixes-palhaço que são hospedeiros de anêmonas têm uma vida útil muito longa – até 35 anos, em comparação com um máximo de 5 a 10 anos para peixes de tamanho semelhante (14).	O movimento do peixe evita a estagnação da água, reduz a sedimentação e aera os tentáculos da anêmona.
O peixe-palhaço pode se alimentar de comida capturada pela anêmona, permitindo que ele permaneça em função do hospedeiro.	Os peixes removem e comem os parasitas da anêmona.

Figura 2. Uma das únicas dez anêmonas que hospedam peixes-palhaço, embora variações de coloração sejam abundantes

3. Seleção e conexão

Tinder para peixes?

Como reivindicar uma anêmona é uma grande vantagem para um peixe-palhaço, como é determinado qual peixe ganha essa loteria? Algumas espécies de peixe-palhaço, como Amphiprion frenatus e A. sebae, são especialistas extremas que selecionam apenas uma única espécie de anêmona. Outras são menos seletivas, como o peixe-palhaço A. ocellaris, que pode selecionar até três tipos de anêmonas, enquanto generalistas de baixa manutenção, como A. clarkii, podem viver com até 10 espécies de anêmonas (15). O tamanho corporal é um fator importante na competição por territórios privilegiados. Peixes-palhaço especialistas de grande porte tendem a monopolizar completamente seu hospedeiro, a ponto de uma anêmona espaçosa ser ocupada por apenas um casal reprodutor de peixes grandes. Espécies menores de peixe-palhaço são empurradas para anêmonas menos desejáveis ​​ou forçadas a permanecer próximas a uma anêmona (9). Alguns peixes-palhaço, como o A. biaculeatus, desenvolveram grandes espinhos intimidantes nas bochechas, o que lhes confere uma vantagem competitiva favorável, já que seu principal valor para a anêmona é a capacidade de afastar peixes predadores. Uma última maneira pela qual os peixes-palhaço aumentam suas chances de sucesso é comportando-se sempre de maneira agressiva. Eles podem confrontar, morder e perseguir qualquer peixe ou mergulhador que se aproxime demais, e irão importunar outros peixes da mesma espécie que estão abaixo deles na lista de espera (4).

Figura 3. Cães de guarda e peixes-palhaço são mais eficazes em afugentar intrusos se forem grandes, assustadores e malvados.

Como os peixes encontram suas anêmonas?

Mesmo antes de entrar na competição para ocupar uma anêmona cobiçada, o peixe-palhaço precisa primeiro localizar um hospedeiro grudento em potencial, que pode estar a uma longa distância. Após eclodirem dos ovos depositados sob os braços da anêmona, os alevinos de peixes-palhaço emergem e passam por um breve período pelágico (em águas abertas). Mas os juvenis de peixe-palhaço precisam encontrar anêmonas protetoras rapidamente. Experimentos demonstraram que eles conseguem reconhecer a espécie de anêmona hospedeira de seu nascimento seguindo pistas químicas presentes na água – essencialmente, cheirando o muco secretado pela espécie de anêmona sob a qual nasceram (7).

Relações tóxicas

Existe uma variedade considerável de toxicidade entre as dez espécies de anêmonas-do-mar que formam relações simbióticas com os peixes-palhaço. As toxinas das anêmonas atacam os sistemas neurológico e hematológico de suas presas e causam os mesmos danos aos peixes-palhaço não aclimatados. Um estudo de Nedoskyko et al. (2014) demonstrou que as anêmonas preferidas são aquelas com toxicidade intermediária de veneno. As anêmonas mais tóxicas tinham poucos peixes-palhaço associados, provavelmente devido à dificuldade adicional que os peixes enfrentam para evitar o envenenamento. O peixe-palhaço que consegue se aproveitar da anêmona mais tóxica é revestido por uma camada de muco extremamente espessa. Os peixes-palhaço também precisam selecionar locais de oviposição (um termo técnico para ninho) equilibrando a necessidade de uma anêmona que proteja os embriões em desenvolvimento, mas que não prejudique as larvas do peixe durante a eclosão.

Figura 4.  Toxicidade do veneno de anêmonas em comparação com o número de espécies de peixes-palhaço que se associam a elas, de Nedoskyko et al., 2014.

4. Compatibilidade do muco: A chave para uma vida feliz?

Comportamento de aclimatação

Antes de ser estabelecida qualquer associação simbiótica, um peixe-palhaço precisa se aclimatar a uma anêmona hospedeira, caso contrário, será picado e possivelmente morto. Essa aliança de alto risco é iniciada pelo peixe com padrões de comportamento estereotipados. Primeiro, o peixe faz contato cauteloso, mordiscando e roçando delicadamente os tentáculos da anêmona. Em seguida, o peixe toca a anêmona com suas nadadeiras peitorais e, finalmente, esfrega todo o seu corpo ao longo dos tentáculos da anêmona (1). Sem um período de aclimatação, os peixes-palhaço são picados pelas anêmonas, mas, uma vez que estejam totalmente aclimatados, os peixes podem se mover livremente entre os tentáculos sem serem picados (11). A síntese das toxinas da anêmona tem um custo metabólico, e é vantajoso não desperdiçar energia em um peixe parceiro.

Fusão do microbioma

Parte do processo de aceitação mútua entre peixes e anêmonas começa antes do primeiro contato físico. Em experimentos que mantêm anêmonas e peixes-palhaço no mesmo tanque, sem contato físico, ocorre uma convergência entre as distintas comunidades bacterianas que vivem nas superfícies tanto dos peixes-palhaço quanto das anêmonas. Essa modificação das assinaturas microbianas tem sido proposta como um fator essencial no estabelecimento da parceria (18).

Match de muco

E agora chegamos à questão principal: como os peixes-palhaço evitam ser picados por suas anêmonas hospedeiras? Cientistas sabem há décadas que a chave para esse enigma está no muco – tanto o do peixe-palhaço quanto o da anêmona. Será que o peixe-palhaço está se disfarçando para ter o mesmo gosto da anêmona, ungindo-se com o muco da hospedeira? Será que é isso que impede a anêmona hospedeira de picar um peixe-palhaço aclimatado? Será que os peixes-palhaço estão sendo picados, mas são imunes à picada? Anos de estudo reuniram os componentes que ajudam a responder a essas perguntas. Aqui estão as peças-chave desse quebra-cabeça:

• Alguns peixes-palhaço possuem proteção inata contra picadas de certas espécies de anêmonas, mas não de outras. No entanto, a maioria dos peixes-palhaço precisa trabalhar para adquirir e manter essa proteção (8). Como existem muitos pares entre diferentes espécies de peixes-palhaço e anêmonas, não é surpreendente que diferentes estratégias tenham evoluído.
• Os peixes-palhaço podem desenvolver resistência a uma anêmona hospedeira simplesmente por serem expostos ao muco da anêmona em um tanque de água (12).
• Se o muco da pele de um peixe-palhaço simbiótico for cuidadosamente removido após o processo de aclimatação, a anêmona não reconhecerá mais o peixe como um amigo e o atacará (22). E se o peixe-palhaço for simplesmente separado de sua anêmona por dois meses, ele se ‘desaclimata’ e se torna vulnerável a ser picado novamente (6).
• Os peixes-palhaço coletam proteínas da superfície do hospedeiro e incorporam esses antígenos em seu muco, que então serve como uma camuflagem química que faz o peixe se parecer com o hospedeiro. Essas proteínas não estão presentes no muco de peixes que não habitam uma anêmona hospedeira (7).
• Quando uma anêmona hospedeira é exposta ao muco de um peixe-palhaço aclimatado, a anêmona apresenta uma redução significativa na emissão de nematocistos e as anêmonas têm uma menor inclinação a picar espécies de peixes que normalmente se associam a elas, mesmo que não estejam aclimatadas (10).

Considerando todas essas pistas, a resposta parece ser que a adaptação para uma parceria harmoniosa é um processo bidirecional. As anêmonas aprendem a não liberar suas toxinas, e os peixes-palhaço aprendem a se revestir com uma camada mucosa para se identificarem como membros do grupo. Como em qualquer parceria verdadeira, ambos os lados fazem concessões para o bem da relação!

Figura 5. Um par de peixes-palhaço rosa aninhados nos tentáculos de sua anêmona hospedeira. Foto de Rebecca Gibbel.

Referências:

1. Balamurugan, J., Kumar, T. A., Kannan, R., & Pradeep, H. D. (2014). Acclimation behaviour and bio-chemical changes during anemonefish (Amphiprion sebae) and sea anemone (Stichodactyla haddoni) symbiosis. Symbiosis, 64, 127-138.
2. Bavington, C.D.; Lever, R.; Mulloy, B.; Grundy, M.M.; Page, C.P.; Richardson, N.V.; McKenzie, J.D. Anti-adhesive glycoproteins in echinoderm mucus secretions. Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 2004, 139, 607–617
3. Brooks, W. R., & Mariscal, R. N. (1984). The acclimation of anemone fishes to sea anemones: protection by changes in the fish’s mucous coat. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 80(3), 277-285.    
4. Buston, P. M. (2003). Mortality is associated with social rank in the clown anemonefish (Amphiprion percula). Marine Biology, 143, 811-815.
5. Dash, S., Das, S. K., Samal, J., & Thatoi, H. N. (2018). Epidermal mucus, a major determinant in fish health: a review. Iranian journal of veterinary research, 19(2), 72.
6. Da Silva, K. B., & Nedosyko, A. (2016). Sea anemones and anemonefish: a match made in Heaven. The Cnidaria, Past, Present and Future: The world of Medusa and her sisters, 425-438.
7. Elliott, J. K., Mariscal, R. N., & Roux, K. H. (1994). Do anemonefishes use molecular mimicry to avoid being stung by host anemones?Journal of experimental marine biology and ecology, 179(1), 99-113.
8. Elliott, J. K., & Mariscal, R. N. (1997). Acclimation or innate protection of anemonefishes from sea anemones?. Copeia, 284-289.
9. Fricke, H. W. (1979). Mating system, resource defence and sex change in the anemonefish Amphiprion akallopisos. Zeitschrift für Tierpsychologie, 50(3), 313-326.
10. Hoepner, C. M., Fobert, E. K., Rudd, D., Petersen, O., Abbott, C. A., & Da Silva, K. B. (2024). Friend, food, or foe: sea anemones discharge fewer nematocysts at familiar anemonefish after delayed mucus adaptation. bioRxiv, 2024-02.
11. Mariscal, R. N. (1972). Behavior of symbiotic fishes and sea anemones. In Behavior of Marine Animals: Current Perspectives in Research Volume 2: Vertebrates (pp. 327-360). Boston, MA: Springer US.
12. Mebs, D. (2009). Chemical biology of the mutualistic relationships of sea anemones with fish and crustaceans. Toxicon, 54(8), 1071-1074.
13. Murata, M., Miyagawa-Kohshima, K., Nakanishi, K., & Naya, Y. (1986). Characterization of compounds that induce symbiosis between sea anemone and anemone fish. Science, 234(4776), 585-587.
14. Nedosyko AM, Young JE, Edwards JW, Burke da Silva K (2014) Searching for a Toxic Key to Unlock the Mystery of Anemonefish and Anemone Symbiosis. PLoS ONE 9(5): e98449. doi:10.1371/journal.pone.0098449
15. Nguyen, T. H. T. (2020). Adaptation of anemonefish to their host anemones: From genetics to physiology.
16. Nguyen, H.-T. T., Zhao, M., Wang, T., Dang, B. T., Geffen, A. J., & Cummins, S. F. (2024). Sea anemone–anemonefish symbiosis: Behavior and mucous protein profiling. Journal of Fish Biology, 105(2), 603–618. https://doi.org/10.1111/jfb.15772
17. Rodríguez, E., Fautin, D. G., & Daly, M. (2022). World list of Actiniaria. World Register of Marine Species.
18. Roux, N., Lami, R., Salis, P., Magré, K., Romans, P., Masanet, P., Lecchini, D., & Laudet, V. (2019). Sea anemone and clownfish microbiota diversity and variation during the initial steps of symbiosis. Scientific reports, 9(1), 19491.   
19. Saenz-Agudelo, P., Jones, G. P., Thorrold, S. R., & Planes, S. (2011). Detrimental effects of host anemone bleaching on anemonefish populations. Coral Reefs, 30, 497-506.
20. Schligler, J., Blandin, A., Beldade, R., & Mills, S. C. (2022). Aggression of an orange-fin anemonefish to a blacktip reef shark: a potential example of fish mobbing? Marine Biodiversity, 52(2), 17.
21. Wild, C.; Woyt, H.; Markus Huettel, M. Influence of coral mucus on nutrient fluxes in carbonate sand. Mar. Ecol. Progr. Ser. 2005, 287, 87–98.
22. Winn, H. E., & Olla, B. L. (2012). Behavior of marine animals: Current perspectives in research.