Cientistas desenvolveram uma técnica de imagem revolucionária que desvenda a arquitetura interna intricada do plâncton, as usinas microscópicas do oceano. Usando microscopia de expansão de ultrastrutura, pesquisadores visualizaram mais de 200 espécies marinhas pela primeira vez, mapeando padrões evolutivos em seus esqueletos celulares. Este trabalho, originado de uma colaboração na era da pandemia, lança um atlas global da diversidade do plâncton.
O plâncton, que produz uma grande parte do oxigênio do planeta e forma a base da cadeia alimentar oceânica, inclui dezenas de milhares de espécies diversas, muitas ainda por descobrir. Protistas, organismos unicelulares minúsculos com papéis evolutivos significativos, eram anteriormente estudados principalmente por dados genéticos devido a limitações de imagem em suas estruturas internas complexas.
O avanço começou durante a pandemia de COVID-19, quando o Líder de Grupo do EMBL Gautam Dey recebeu uma chamada no Zoom da colaboradora Omaya Dudin, então na EPFL. Dudin havia adaptado a microscopia de expansão para penetrar as paredes celulares resistentes de Ichthyosporea, um protista marinho relacionado a animais e fungos. Originalmente desenvolvida no MIT, a técnica foi refinada em microscopia de expansão de ultrastrutura (U-ExM) por Paul Guichard e Virginie Hamel na Universidade de Genebra, tornando as paredes celulares permeáveis para observação clara.
Esse sucesso impulsionou uma colaboração de três anos entre Dey, Dudin, Guichard e Hamel. Ligada à expedição Traversing European Coastlines (TREC) liderada pelo EMBL, sua pesquisa, publicada na Cell em 1º de novembro de 2025 (DOI: 10.1016/j.cell.2025.09.027), examinou mais de 200 espécies de plâncton, com foco em eucariotos.
A coleta de amostras ocorreu em Roscoff, na Station Biologique de Roscoff da França, onde a equipe acessou mais de 200 espécies, e em Bilbao, na Espanha. "Passamos três dias e noites apenas fixando essas amostras. Era um tesouro que não podíamos deixar escapar," disse o coautor principal Felix Mikus, agora pós-doutorando no laboratório de Dudin na Universidade de Genebra.
A microscopia de expansão incorpora amostras em um gel que se expande até 16 vezes enquanto preserva as estruturas, contornando os limites de resolução da microscopia de luz. "Quando combinada com métodos regulares de microscopia de luz, a microscopia de expansão permite que os cientistas contornem as barreiras de comprimento de onda padrão que limitam o quão pequena uma estrutura pode ser resolvida usando microscopia de luz," disseram Guichard e Hamel.
O estudo mapeou o citoesqueleto, incluindo microtúbulos e centrinas, através de grupos eucarióticos. "Fomos capazes de mapear características da organização de microtúbulos e centrinas em muitos grupos eucarióticos diferentes," explicou a coautora principal Hiral Shah, Fellow Pós-Doutoral EIPOD no EMBL. Isso permite previsões evolutivas, como em dinoflagelados.
"U-ExM está transformando como exploramos a ultrastrutura dos protistas," disse o coautor principal Armando Rubio Ramos da Universidade de Genebra. As descobertas conectam dados moleculares e organização física, sugerindo como a complexidade celular evoluiu.
Com uma concessão de 2 milhões de CHF da Moore Foundation e Thomas Richards da Universidade de Oxford, a equipe avança o PlanExM. "Nossas aventuras com microscopia de expansão estão apenas começando," disse Dey. "O próximo passo é olhar mais profundamente em certas espécies... como entender como a mitose e a multicelularidade evoluíram," acrescentou Dudin.