Esses pequenos peixes 'desbloquearam' genes antigos para sobreviver a secas de meses de duração: WebCuriosos
Vivendo em uma região semiárida, o killifish turquesa africano desenvolveu um hack biológico útil para sobreviver às secas de meses de duração que ressecam seus lagos lamacentos todos os anos.
O embriões em desenvolvimento desses peixes do tamanho de um polegar simplesmente param de crescer – não muito depois de seu cérebro e coração começarem a se formar. Durante meses, eles permanecem num estado de animação suspensa, chamado “diapausa”, para esperar longos períodos de seca.
Agora os cientistas descobriram como o killifish turquesa africano (Nothobranchius furzeri) consegue esse truque de desafiar a seca: cooptando genes antigos enterrados em seu genoma que se originaram há mais de 473 milhões de anos.
Esta descoberta, de uma equipa de investigadores nos EUA e na Alemanha, é surpreendente, dado que Não. A sua capacidade de entrar em diapausa só evoluiu há cerca de 18 milhões de anos, quando se mudou para lagoas efémeras.
A partir da análise da equipe dos genes expressos na diapausa, parece que a aquisição dessa habilidade relativamente recente envolveu o uso de killifish em algum hardware muito antigo.
“Mesmo que a diapausa tenha evoluído há relativamente pouco tempo, os genes especializados na diapausa são realmente antigos”, explica a bióloga molecular Anne Brunet, da Universidade de Stanford.
“Descobrimos que a maioria dos genes especializados em diapausa em killifish são parálogos muito antigos, o que significa que foram duplicados no ancestral comum de todos os vertebrados”.
Parálogos são pares de genes criados quando um gene foi copiado e colado no genoma, no mesmo cromossomo ou em outro separado. Além de mutações aleatórias, isso duplicação genética é uma das principais formas pelas quais novos genes são gerados ou adquirem novas funções.
A equipe de Brunet descobriu que no killifish turquesa, um gene em cada par parálogo era altamente expresso na diapausa, enquanto seu parceiro era ativado durante o desenvolvimento ativo.
“Todo o programa é como dia e noite”, Brunet diz.
Comparando o killifish turquesa africano com outras espécies de killifish, com e sem diapausa, os pesquisadores também descobriram que Não. tinha “desbloqueado” partes do seu genoma para explorar milhares de parálogos antigos para a diapausa.
Provavelmente procurando maneiras de se adaptar às condições ambientais adversas, genes parálogos especializados no Não. genoma tornaram-se mais acessíveis à maquinaria celular que traduz esses genes em proteínas funcionais.
Esta remodelação genómica levou a uma mudança no metabolismo lipídico, através da qual os embriões de killifish turquesa africanos produzem agora mais ácidos gordos de cadeia muito longa na diapausa, o que os investigadores pensam que poderia proteger o seu genoma de danos.
Embora os embriões de killifish não rivalizem com os tardígrados – sobreviventes microscópicos que podem passar décadas sem água porque as suas células não murcham – a sua habilidade para interromper o desenvolvimento sem danificar os seus órgãos semi-formados, produzindo muitos lípidos, é notável.
“Killifish são as únicas espécies de vertebrados que conhecemos que podem sofrer diapausa tão tarde no desenvolvimento”, diz Param Priya Singh, bioinformática da Universidade da Califórnia, em São Francisco, que liderou o estudo junto com o biólogo computacional Adam Reeves, da Universidade de Stanford.
“Eles têm um cérebro em desenvolvimento e um coração que para de bater na diapausa e depois recomeça”.
Pesquisas anteriores mostraram que esta suspensão radical do desenvolvimento, no que se poderia pensar que seria um momento crítico, não reduz a vida útil de um killifish adulto totalmente desenvolvido.
Agora Singh e colegas diga sua descoberta da tática de sobrevivência carregada de gordura do killifish turquesa africano “abre a possibilidade para [developing] estratégias, incluindo intervenções baseadas em lipídios, para promover a preservação de tecidos a longo prazo e combater doenças relacionadas à idade”.
O estudo foi publicado em Célula.
