Peixe com genoma maior que o nosso pode explicar evolução

Você sabia que existe um animal cujo DNA é 30 vezes o nosso? Mas não se trata de qualquer criatura gigante ou mais avançada, mas sim de uma criatura aquática que parece ser do período Jurássico.

Este é o peixe pulmonado, um vertebrado de água doce cujas características se refletem num código genético colossal. Como isso explica Alerta científicopode respirar ar e água, tem nadadeiras semelhantes a membros e um desenho esquelético bem desenvolvido.

É uma criatura estranha, que, para os cientistas, compartilha um ancestral comum com todos os vertebrados de quatro membros, os tetrápodes. Seu nome comum (pulmonar) refere-se ao fato de possuírem um ou até dois pulmões para respirar ar, algo que não existe na maioria das espécies de peixes.

Compreender o que está neste longo genoma pode fornecer informações sobre como nossos ancestrais chegaram às profundezas do oceano. Nessa linha, os cientistas acabam de fazer uma descoberta ao sequenciar o maior dos genomas dos peixes pulmonados, o peixe pulmonado da América do Sul, com o nome científico Lepidosiren paradoxa.

“Com mais de 90 gigabases (ou seja, 90 bilhões de bases), o DNA da espécie sul-americana é o maior de todos os genomas animais e mais que o dobro do genoma do recordista anterior, o peixe pulmonado australiano”, explica o biólogo evolucionista Axel Meyer, da Universidade de Konstanz (Alemanha), no Alerta Eurek.

“18 dos 19 cromossomos do peixe pulmonado sul-americano são individualmente maiores que todo o genoma humano, com suas quase três bilhões de bases”, continua o biólogo.

Como mencionei, esse animal tem um genoma equivalente a cerca de 30 vezes o nosso, só para se ter uma ideia. Quando falamos sobre as sequências codificadoras de proteínas no DNA deste peixe pulmonado em particular, apenas 20.000 foram contadas.

Os peixes pulmonados têm um genoma grande e podem nos ajudar com a Teoria da Evolução

• Outra espécie sequenciada pelos pesquisadores foi a africana (Protopterus anectens);
• Ela apresentou uma série de genes individuais semelhantes aos de seu primo sul-americano. Ambas as contagens de codificação estão quase no mesmo nível da biblioteca genética humana;
• O Alerta científico explica que isto deixa muito ADN “estranho” para os investigadores analisarem e atribuirem um propósito;
• O sequenciamento dessas duas espécies se assemelha ao sequenciamento de outro primo: o peixe pulmonado australiano (Neoceratodus forsteri), feito há três anos;
• Ao combinar estas sequências genéticas, os investigadores podem obter novos conhecimentos sobre como estes animais se diversificaram e evoluíram ao longo dos últimos 100 milhões de anos.

Como podemos imaginar, a característica do peixe pulmonado (ter um ou dois pulmões e respirar ar) pode ser essencial para fazer a transição para a vida tetrápode.

Hoje, existem apenas as três linhagens estudadas. Por isso, são considerados fósseis vivos. Comparar como eles mudaram desde o surgimento dos primeiros tetrápodes (há cerca de 390 milhões de anos, algo discutível) pode ajudar os cientistas a entender como surgiu esse ponto de viragem na evolução das espécies, incluindo a nossa.

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Meyer, o co-bioquímico Manfred Schartl da Universidade de Würzburg (Alemanha) e o resto da equipe (formada por cientistas de vários países) descobriram que a razão pela qual o Lepidosireno É enorme e tem a ver com um enorme número de “genes saltadores”, conhecidos como elementos transponíveis, ou transposons.

Tais sequências podem duplicar-se e mover-se por todo o genoma, o que pode ser prejudicial ao organismo em que são encontradas. No entanto, eles também podem desencadear rápidas mudanças genéticas.

Outra pesquisa, realizada com outro fóssil vivo relacionado ao peixe pulmonado, o celacanto, mostrou que os transposons podem ter desempenhado um papel importante na evolução dos tetrápodes.

Por sua vez, o Lepidosireno pode dar pistas sobre isso. Nos últimos 100 milhões de anos, a cada dez milhões, o genoma cresceu até atingir o tamanho do genoma humano.

Segundo os pesquisadores do presente estudo, publicado em Naturezaisso provavelmente ocorre porque o piRNA (RNA que geralmente suprime a atividade do transposon) é muito baixo nos peixes pulmonados, o que teria causado o inchaço do genoma deste animal. “E continua a crescer”, diz Meyer. “Encontramos evidências de que os transposons responsáveis ​​ainda estão vivos.”

Como esses genes permanecem vivos e em movimento no genoma do Lepidosirenoos cientistas pensaram que seria muito difícil realizar suas análises. Porém, descobriram que o genoma desse peixe é muito estável e que o arranjo dos genes é muito conservador, o que mantém o animal magro.

Isto também permitiu aos investigadores fazer engenharia reversa da arquitetura cromossómica dos ancestrais dos peixes com barbatanas lobadas, não apenas das três espécies analisadas, mas dos ancestrais de todos os tetrápodes.

A ancestralidade foi confirmada pela nova pesquisa, fornecendo mais ferramentas para a compreensão da evolução dos seres humanos.

Além disso, eles foram capazes de explicar certas diferenças entre cada espécie. Os peixes pulmonados australianos têm apenas um pulmão e podem usar as guelras, além de reterem nadadeiras semelhantes a membros que usavam para emergir e caminhar em terra.

Os africanos e os sul-americanos têm guelras atrofiadas e um par de pulmões, e os seus membros evoluíram novamente para barbatanas filamentosas.

A equipe também realizou testes com ratos modificados para carregar genes de peixes pulmonados. A partir daí, ele mostrou que a reversão de membros sofrida pelas espécies sul-americanas e africanas tinha a ver com alterações em uma via de sinalização chamada Shh, que orienta o desenvolvimento embrionário. E mais coisas devem ser descobertas.

Os genomas de todas as três linhagens de peixes pulmonados, devido à sua posição filogenética crucial, são a chave para uma melhor compreensão de como os processos moleculares e de desenvolvimento e as mudanças evolutivas genómicas contribuíram para a conquista da terra e a evolução dos tetrápodes, uma das principais transições durante a evolução dos vertebrados.

Os pesquisadores, no artigo de pesquisa publicado em Natureza

“O recurso de genomas em nível de cromossomo para todas as linhagens vivas de peixes pulmonados permitirá agora pesquisas futuras sobre ancestrais de tetrápodes com nadadeiras lobadas que conquistaram terras no Devoniano”, explicam os autores.