“DNA obscuro” pode mudar tudo o que sabemos sobre a evolução

A tecnologia de sequenciamento de DNA tem ajudado cientistas a desvendar questões que a humanidade vem perguntando há séculos.

Agora que podemos mapear os genomas dos animais, temos uma melhor ideia de a vida evolui – por exemplo, como a girafa desenvolveu um pescoço mais longo e por que as cobras são tão compridas. O sequenciamento do genoma nos permite comparar o DNA de diferentes animais e descobrir como cada um deles evoluiu de maneira única e particular.

Mas, em alguns casos, estamos diante de um mistério. Em parte dos genomas de animais parecem faltar certos genes, aqueles que aparecem em outras espécies similares e que devem estar presentes para que eles se mantenham vivos.

Esses genes aparentemente desaparecidos foram apelidados de “DNA obscuro”. E a sua existência poderia mudar a forma como pensamos a evolução.

Adam Hargreaves, pesquisador de Pós-Doutorado na Universidade de Oxford, junto a seus colegas de equipe, descobriu esse fenômeno pela primeira vez ao sequenciar o genoma do rato de areia (Psammomys obesus), uma espécie de camundongo que vive no deserto.

Em particular, eles queriam estudar os genes envolvidos na produção de insulina, para entender por que esse animal é particularmente suscetível à diabetes tipo 2.

Mas quando eles buscaram por um gene chamado Pdx1, que controla a secreção de insulina, descobriram que ele estava ausente, assim como outros 87 genes envolvidos no processo. Alguns desses desaparecidos, incluindo o Pdx1, são essenciais e, sem eles, um animal não pode sobreviver. Sendo assim, onde estariam?

Pistas e evidências

A primeira pista encontrada sinalizou que, em vários tecidos corporais desses ratos desérticos, foram localizados os produtos químicos que os genes “desaparecidos” ou obscuros são capazes de criar.

Isso só seria possível se os genes estivessem presentes em algum lugar do genoma, indicando não estarem realmente perdidos, mas apenas escondidos.

As sequências de DNA desses genes são ricas em moléculas G e C, Guanina e Citosina, duas das quatro moléculas “base” que compõem o DNA.

Sabe-se que as sequências ricas em GC causam problemas em certos procedimentos de sequenciamento de DNA. Isso faz com que seja mais provável que os genes perdidos sejam difíceis de detectar, e não que estejam perdidos ou ausentes.

Por esse motivo, a equipe nomeou a sequência oculta como “DNA obscuro” em referência à matéria escura, o material que aparentemente compõe cerca de 25% do universo, mas que ainda não conseguimos detectar.

Ao estudar o genoma desse camundongo com maior precisão e atenção, descobriu-se que uma parte dele, em particular, tem muito mais mutações do que se pode encontrar em outros genomas de roedores.

Todos os genes dentro desse ponto de acesso à mutação agora têm DNA muito rico em GC e mutaram a tal ponto que são difíceis de detectar por métodos tradicionais.

A mutação excessiva geralmente impedirá que um gene funcione, mas de alguma forma os genes do camundongo ainda conseguem cumprir seus papéis, apesar das mudanças radicais no sequenciamento do seu DNA.  Esta é uma tarefa muito difícil para a genética. É como ganhar contagem regressiva usando apenas vogais.

Psammomys obesus, o “rato do deserto”, é particularmente suscetível à diabetes tipo 2. Mas onde estão seus genes?

Esse tipo de DNA obscuro já havia sido localizado anteriormente em aves. Os cientistas descobriram que 274 genes estão “perdidos” em genomas de aves atualmente sequenciados. Estes incluem o da leptina, um hormônio que regula o equilíbrio energético, que cientistas não conseguiram localizar por muitos anos.

Mais uma vez, esses genes têm um teor de GC muito alto e seus produtos são encontrados nos tecidos ao longo do corpo dos pássaros, mesmo que os genes pareçam ausentes nas sequências do genoma.

Iluminando o DNA escuro

A maioria das definições e conceitos da evolução indica que ela ocorre em duas etapas: mutação e seleção natural. A mutação de DNA é um processo comum e contínuo, e ocorre completamente ao acaso. A seleção natural, depois, age para determinar se as mutações serão mantidas e transmitidas ou não, conforme o sucesso reprodutivo de cada opção.

Em suma, a mutação cria a variação no DNA de um organismo, a seleção natural decide se ele fica ou se será descartado, e portanto influencia o direcionamento da evolução.

Mas haver pontos de alta mutação dentro de um genoma significa que, em certos locais, os genes têm maior chance de se modificar em relação aos demais. Isso significa que esses pontos fortes podem ser um mecanismo subestimado que também influenciam os destinos da evolução, ou seja, que a seleção natural pode não ser a única força motriz.

Até agora, o DNA obscuro parece estar presente em dois tipos de animais muito diversos e distintos. Mas ainda não está claro o quão geral essa condição pode ser. Todos os genomas de animais podem conter DNA obscuro?

Se não, o que torna os camundongos e as aves tão únicos? O quebra-cabeça mais emocionante a ser resolvido será descobrir o efeito que o DNA obscuro exerceu sobre a evolução animal.

No exemplo camundongo, o ponto de acesso da mutação pode ter tornado possível a adaptação do animal para a vida no deserto. Mas, por outro lado, a mutação pode ter ocorrido tão rapidamente que a seleção natural não foi capaz de agir de forma rápida o suficiente para remover qualquer elemento prejudicial ao DNA.

Isso significaria que as mutações prejudiciais poderiam impedir a sobrevivência do camundongo fora do ambiente desértico. A descoberta de um fenômeno tão incomum certamente levanta questões sobre como os genomas evoluem e o que se pode ter perdido em projetos existentes para o sequenciamento genético.

Talvez seja necessário voltar atrás e observar melhor, diz Adam Hargreaves.

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