Circadian rhythm and melatonin in Porifera

Esponjas (filo Porifera) são consideradas representantes atuais dos primeiros metazoários, com origens evolutivas próximas da transição de uma organização unicelular para aquela multicelular. Toda sua fisiologia é baseada em células especializadas, sem órgãos ou tecidos verdadeiros como encontrados em outros animais. No entanto, a presença de um sistema fortemente integrado pode ser constatada em sua habilidade de contrair o corpo de maneira rítmica e coordenada, ainda que a dinâmica e o controle desse processo sejam pouco conhecidos. Neste trabalho, análises de imagens em time-lapse sob um ciclo claro-escuro (12:12h) e sob luz constante mostram que as espécies Hymeniacidon heliophila e Tethya maza exibem padrões distintos de contrações corpóreas rítmicas, com variações circadianas em suas amplitudes. Diferenças observadas nos perfis das curvas das duas espécies podem ser devidas a diferenças em seus habitats de origem e/ou a diferenças em suas estruturas corpóreas. A manutenção desses ritmos sob luz constante indica a presença de um relógio endógeno em ambos os animais. Entre as vias envolvidas na sinalização desses processos a mais ubíqua é a da melatonina, um hormônio cuja presença tem sido demostrada em muitos filos animais, dos quais o mais basal é o Cnidaria. Considerando a ampla ação da melatonina como um sinalizador circadiano e a ausência de um sistema nervoso em esponjas, não seria surpreendente constatar um papel da molécula na coordenação dos movimentos desses animais. Ademais, o papel da molécula nas respostas imunes também já foi demonstrado ser de ampla distribuição. Nossas tentativas de revelar uma ação da molécula na reagregação celular de H. heliophila via receptores do tipo MT1 e MT2 não foram conclusivas. Alguns fatores que podem ter influenciado nas respostas divergentes da molécula são o estado imunitário e a presença de contaminantes no ambiente de origem do animal. Ainda, outros mecanismos de ação e/ou processos candidatos à ação da melatonina não devem ser descartados. Ainda que preliminares, nossos resultados são o primeiro relato da presença da melatonina no filo mais basal dentre os MetazoaSponges (phylum Porifera) are considered current representatives of the first metazoans, with evolutionary origins close to the transition from a unicellular to a multicellular organization. All of its physiology is based on specialized cells, without organs or real tissues as found in other animals. However, the presence of a strongly integrated system can be verified in its ability to contract the body in a rhythmic and coordinated way, althouth the dynamic and the control of this process are little known. In this work, time-lapse image analysis under a light-dark cycle (12:12h) and constant light shows that the species Hymeniacidon heliophila and Tethya maza display different patterns of body contractions, with circadian variations in their amplitudes. These dissimilar contraction profiles of the two species can be due to their original habitats and/or in their body structures. The maintenance of these rhythms under constant light indicates the presence of an endogenous clock in both animals. Among the pathways that participate in this process the most ubiquitous is that of melatonin, a hormone whose presence has been demonstrated in several animals phyla, of which the most basal until now is Cnidaria. Considering the melatonin action as a circadian signal and the absence of a nervous system in sponges, it would not be surprising that this molecule participates in coordination in these animals. In addition, the melatonin role in the immune responses has also been shown to be widely distributed. Our attempts to reveal a molecule action in the H. heliophila cellular reaggregation via MT1 and MT2 receptors were inconclusive. Some of the factors that may have influenced the molecule divergent responses are the immunity condition and the presence of contaminants in the original environment of the animals. Still, other mechanisms and/or processes that are candidates for melatonin action should not be discarded. Although preliminary, our results are the first report of the presence of melatonin in the most basal phylum among the Metazo