Um novo estudo com moscas da fruta pode ajudar a resolver o quebra-cabeça da vida. Isso mostra que alguns novos genes rapidamente se tornam cruciais porque regulam um tipo de DNA chamado heterocromatina.
Antes considerada “DNA lixo”, a heterocromatina na verdade desempenha muitas funções importantes, incluindo agir como uma prisão bem guardada: ela bloqueia genes de “maus atores”, impedindo-os de ligar e causar danos.
A heterocromatina também é um dos fragmentos de DNA que mudam mais rapidamente no corpo, então os genes que a regulam precisam se adaptar rapidamente apenas para acompanhar, o biólogo evolucionista Harmit Malik do Fred Hutchinson Cancer Research Center em Seattle e seus colegas relatam online em novembro 10 na eLife.
“O trabalho é um marco”, disse Manyuan Long, um biólogo evolucionista da Universidade de Chicago que não esteve envolvido na pesquisa. “É realmente incrível ver um papel tão importante que a heterocromatina desempenha na evolução do gene.”
Os cientistas documentaram muitos casos de genes que parecem surgir do nada e dar ao organismo uma nova habilidade. Por exemplo, um desses genes em peixes produz uma nova proteína anticoagulante; outro em moscas é essencial para o voo.
Cerca de uma década atrás, pesquisadores descobriram que novos genes não conferem apenas novas funções; alguns podem realmente ser necessários para a sobrevivência. Na mosca da fruta Drosophila melanogaster, cerca de 30 por cento dos “novos” genes são essenciais, com alguns surgindo apenas 3 milhões de anos atrás – um flash na escala de tempo evolutiva.
A descoberta derrubou uma crença antiga de que genes importantes não mudam muito ao longo da evolução
A equipe de Malik investigou uma grande família de genes em moscas de fruta que regulam outros genes – ligando e desligando-os para várias tarefas na célula. Ele descobriu que dentro da família de cerca de 85 genes, os genes que estavam evoluindo mais rapidamente tinham maior probabilidade de controlar funções essenciais para a mosca.
Na verdade, 67% dos genes de evolução rápida eram essenciais, em comparação com 20% no grupo de evolução mais lenta.
“O dogma é completamente oposto do que você esperaria”, disse Malik.
A equipe descobriu que um dos novos genes essenciais, apelidado de Nicknack, emite instruções para uma proteína que se liga à heterocromatina, embora os detalhes permaneçam desconhecidos.
Para ver com que rapidez o Nicknack pode ter assumido uma função essencial, os pesquisadores substituíram o gene Nicknack em D. melanogaster pelo gene Nicknack em seu parente evolucionário mais próximo, D. simulans.
As duas espécies de moscas se dividiram em dois ramos da árvore da mosca-das-frutas há cerca de 2,5 milhões de anos. Os cientistas normalmente esperam que o gene Nicknack de S. simulans seja basicamente o mesmo que o de D. melanogaster, porque é essencial e, portanto, não teria mudado muito no curto período (em termos evolutivos) de alguns milhões de anos.
Eles testaram essa teoria trocando o gene de D. simulans pela mosca D. melanogaster, esperando que, se os genes fossem os mesmos, a troca não teria efeito. Mas, em vez disso, as moscas fêmeas sobreviveram à troca muito bem, mas todos os machos morreram.
Malik acha que a diferença entre os sexos tem a ver com a heterocromatina: o cromossomo Y contém uma grande quantidade dela.
“É como se D. simulans ‘gene Nicknack chegasse com a mão amarrada nas costas”, diz Malik. “É bom o suficiente para fazer sua função em moscas fêmeas, mas em moscas machos, onde há um enorme bloco de heterocromatina, não pode.” Em outras palavras, o gene de uma espécie não é páreo para sua contraparte na outra.
O resultado sugere que nos 2,5 milhões de anos desde a divisão das duas espécies, D. melanogaster desenvolveu sua própria versão de Nicknack. E como a troca afetou adversamente os machos, com sua abundância de heterocromatina no cromossomo Y, os pesquisadores concluíram que Nicknack deve desempenhar algum papel crucial na regulação da heterocromatina.
E uma vez que a heterocromatina evolui tão rapidamente, o gene Nicknack também tem que evoluir rapidamente, para que não se torne obsoleto.
Em seguida, Malik espera fazer mais estudos para entender a função exata de Nicknack. Isso pode ajudar a lançar luz sobre o papel da heterocromatina em moldar a velocidade e o curso da evolução. Os cientistas, diz ele, estão apenas começando a entender as muitas maneiras pelas quais esse “DNA lixo” é tudo menos lixo.
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Traduzido e editado por equipe Isto é Interessante
Fonte: Science News
