Peixe estranho quebra o maior recorde de genoma animal com 30 vezes o nosso DNA: WebCuriosos

O genoma mais longo de todos os animais da Terra não pertence a um gigante ou a uma criatura cognitivamente avançada, mas a uma criatura que vive na água e se contorce, aparentemente congelada no tempo, prestes a evoluir para uma fera que pode viver na terra.

Estes são os peixe pulmonadouma classe de vertebrados de água doce cujas características peculiares se refletem num código genético colossal. Capazes de respirar ar e água, com barbatanas semelhantes a membros e uma arquitetura esquelética bem desenvolvida, acredita-se que essas estranhas criaturas antigas acredita-se que compartilhe um ancestral comum com todos os vertebrados de quatro membros, conhecido como tetrápodes.

Saber o que esse genoma realmente contém pode nos dar informações sobre como nossos ancestrais emergiram das profundezas encharcadas para caminhar na terra, e os cientistas acabaram de fazer uma descoberta. Eles sequenciaram o maior dos genomas dos peixes pulmonados, o dos peixes pulmonados da América do Sul, O paradoxo da Lepidose.

“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 detentor do recorde anterior, o peixe pulmonado australiano”, diz o biólogo evolucionista Axel Meyer da Universidade de Konstanz, na Alemanha.

“Dezoito dos 19 cromossomos do peixe pulmonado sul-americano são, cada um, individualmente maiores que todo o genoma humano, com seus quase 3 bilhões de bases.”

Essa maratona de bases de ADN equivale a cerca de 30 vezes o comprimento do genoma humano, para colocar isto em perspectiva. Curiosamente, a equipe contou apenas cerca de 20 mil sequências codificadoras de proteínas.

O peixe pulmonado africano (Protopterus anectens), que os pesquisadores também sequenciaram, apresentava um número semelhante de genes individuais, colocando ambas as contagens de codificação aproximadamente no mesmo patamar como nossa própria biblioteca genética. Isso deixa muito DNA estranho para os pesquisadores atribuirem um propósito.

O sequenciamento das duas espécies de peixes pulmonados segue um trabalho semelhante no peixe pulmonado australiano (Neoceratodus forsteri), publicado há três anos. As sequências combinadas revelam novos conhecimentos sobre como estes peixes se diversificaram e evoluíram ao longo dos últimos 100 milhões de anos.

Os peixes pulmonados têm esse nome porque, ao contrário de outras espécies de peixes, na verdade têm um ou dois pulmões para respirar, uma característica que seria fundamental para permitir a transição para a vida tetrápode.

Essas três linhagens – africana, sul-americana e australiana – são tudo o que resta até hoje. Eles são considerados fósseis vivose comparando as diferentes maneiras como todas mudaram desde o surgimento dos primeiros tetrápodes, alguns 390 milhões de anos atrás (mais ou menos, é em debate) pode ajudar-nos a compreender um ponto de viragem vital na evolução da vida na Terra, incluindo a nossa própria espécie.

Meyer, seu co-líder bioquímico Manfred Schartl, da Universidade de Würzburg, na Alemanha, e sua equipe internacional descobriram que o motivo da LepidoseO genoma de é tão grande tem a ver com um grande número de 'genes saltadores', Também conhecidos como elementos transponíveis.

Estas sequências nocivas podem copiar-se e mover-se pelo genoma, o que pode ser prejudicial ao organismo em que são encontradas – mas também podem desencadear rápidas mudanças genéticas.

Pesquisa sobre outro fóssil vivo um tanto intimamente relacionado ao peixe pulmonadoo celacanto, revelou que os transposons poderiam ter desempenhado um papel papel bastante significativo na evolução dos tetrápodes. da Lepidose pode ser uma pista sobre o porquê. Nos últimos 100 milhões de anos, a cada 10 milhões de anos, o genoma cresceu até atingir o tamanho total do genoma humano.

Isso, descobriram os pesquisadores, é provavelmente porque piRNAum tipo de RNA que normalmente suprime a atividade do transposon, é muito baixo em peixes pulmonados. Então o genoma deles simplesmente aumentou.

“E continua a crescer” Meyer diz. “Encontramos evidências de que os transposons responsáveis ​​ainda estão ativos”.

Porque os genes saltadores ainda estão festejando da Lepidoseos pesquisadores presumiram que o genoma seria muito difícil de analisar. Para sua surpresa, descobriram que o genoma é notavelmente estável e a disposição dos genes bastante conservadora, mantendo o peixe pulmonado magro e mesquinho.

Isso também significava, porém, que os pesquisadores poderiam fazer engenharia reversa da arquitetura cromossômica dos peixes ancestrais com nadadeiras lobadas, não apenas para as três espécies que estudaram, mas também para os ancestrais de todos os tetrápodes. Essa ancestralidade foi confirmada pela pesquisa, dando-nos um conjunto mais completo de ferramentas para compreender nosso próprio caminho evolutivo.

Os pesquisadores também conseguiram identificar algumas das diferenças interessantes entre as três espécies individuais. Os peixes pulmonados australianos têm apenas um pulmão e ainda podem usar as guelras, e também mantiveram as barbatanas semelhantes a membros que antes lhes permitiam mover-se para a terra. Os peixes pulmonados africanos e sul-americanos têm guelras atrofiadas e um par de pulmões, e seus membros evoluíram novamente para nadadeiras filamentosas.

Ao realizar estudos com ratos editados para transportar genes de peixes pulmonados, a equipa mostrou que esta reversão dos membros tinha a ver com alterações no uma via de sinalização chamado Shh que orienta o desenvolvimento embrionário. E mais descobertas aguardam.

“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 de terras e a evolução dos tetrápodes, um dos principais transições durante a evolução dos vertebrados”, os pesquisadores escrevem em seu artigo.

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

A pesquisa foi publicada em Natureza.