Genes mais antigos que a própria vida animal foram inseridos em ratos. Aqui está o que aconteceu. : Alerta Ciência

Com seus olhinhos pretos e redondos e pêlo cinza salpicado, os ratos nascidos em um recente experimento de laboratório em Hong Kong são diferentes de qualquer outro de sua espécie, ou mesmo de qualquer outro animal.

E, no entanto, apesar das suas diferenças fundamentais, não poderiam parecer mais comuns, um facto que revela uma verdade surpreendente sobre a nossa história evolutiva.

Os camundongos foram unidos com genes de um micróbio unicelular chamado coanoflagelado. Embora não seja um animal em si, o microrganismo está intimamente relacionado a eles, tendo mudado pouco desde uma época anterior à existência de vida multicelular complexa.

Notavelmente, o sucesso de uma seleção dos genes dos coanoflagelados em alguns genes tão complexos e multicelulares como um camundongo nos dá novos insights sobre as origens evolutivas das características animais.

Os animais apresentam o que é conhecido como pluripotência; a capacidade das células-tronco embrionárias de se diferenciarem e se desenvolverem na variedade de tecidos que constituem um organismo totalmente desenvolvido. Apesar de não possuírem esse talento, os coanoflagelados possuem versões próprias dos genes responsáveis ​​pela pluripotência em animais.

Ao trocar os genes do rato pela versão encontrada nos coanoflagelados, os investigadores puderam determinar o quão semelhantes os dois são na sua funcionalidade.

“Ao criarmos com sucesso um rato usando ferramentas moleculares derivadas de nossos parentes unicelulares, estamos testemunhando uma extraordinária continuidade de função ao longo de quase um bilhão de anos de evolução”, disse ele. diz o geneticista Alex de Mendoza da Queen Mary University, no Reino Unido.

“O estudo implica que os principais genes envolvidos na formação de células estaminais podem ter surgido muito antes das próprias células estaminais, talvez ajudando a pavimentar o caminho para a vida multicelular que vemos hoje”.

Acredita-se que a pluripotência tenha surgido com o aparecimento de animais multicelulares há cerca de 700 milhões de anos, por isso é lógico que os factores de transcrição associados à pluripotência das células estaminais, como os do Sox e PARA famílias, são consideradas restritas a animais multicelulares.

Mas pesquisas anteriores realizadas em micróbios adjacentes a animais sugerem que o origens da pluripotência anteceder a multicelularidade. Se for este o caso, poderá ser um dos motores da evolução animal, e não uma consequência dela.

Os genes Sox do coanoflagelado têm características semelhantes às encontradas nos genes Sox2 de mamíferos. Nos ratos, o Sox2 interage com um membro da POU chamado Oct4; mas os genes POU coanoflagelados são incapazes de gerar células-tronco pluripotentes.

Uma equipe de pesquisadores liderada por Ya Gao e Daisylyn Senna Tan, da Universidade de Hong Kong, e Mathias Girbig, do Instituto Max Planck de Microbiologia Terrestre, na Alemanha, queria saber o que poderia acontecer se substituíssem o gene Sox2 dos mamíferos por um gene Sox coanoflagelado.

Eles cultivaram células-tronco de camundongos clonadas e reprogramaram seus genomas, substituindo Sox2 por Sox coanoflagelado. Essas células foram injetadas em blastocistos embrionários de camundongos que foram então implantados em pseudográvida substitutos de camundongos para serem gestados, nascidos e criados em um ambiente acolhedor.

Os filhotes quiméricos nasceram com uma mistura de características baseadas em sua herança unida. Obviamente eram ratos; mas eles tinham olhos escuros e manchas escuras no pelo que indicavam sua genética mista. Fora isso, eles eram bastante normais – o que sugere que os genes Sox dos coanoflagelados foram capazes de criar células-tronco compatíveis com o desenvolvimento do camundongo.

Isto sugere que as ferramentas para a criação de pluripotência se desenvolveram nos coanoflagelados antes do surgimento da multicelularidade.

“Os coanoflagelados não possuem células-tronco, são organismos unicelulares, mas possuem esses genes, provavelmente para controlar processos celulares básicos que os animais multicelulares provavelmente mais tarde reaproveitaram para a construção de corpos complexos”. de Mendoza diz.

As descobertas sugerem que os fatores de transcrição Sox nos coanoflagelados há centenas de milhões de anos eram bioquimicamente semelhantes aos genes Sox que hoje desempenham funções importantes nos organismos multicelulares. A incapacidade da POU coanoflagelada de produzir células-tronco pluripotentes, por outro lado, sugere que os membros da POU tiveram que passar por modificações para assumir o papel que desempenham agora na pluripotência.

Esses resultados podem ter implicações para a pesquisa com células-tronco e terapias com células-tronco, dizem os pesquisadores. E acrescentam uma interessante camada de complexidade à história de como a vida se diversificou na Terra.

“Nossos dados mostram claramente que duas das principais famílias de genes envolvidas na pluripotência dos vertebrados e genes-chave do desenvolvimento dos animais já estavam presentes antes das origens da multicelularidade”, disse ele. a equipe escreve em seu papel.

“Eventualmente, suas capacidades bioquímicas foram exauridas para construir um dos tipos de células que definem uma entidade multicelular complexa.”

A pesquisa foi publicada em Comunicações da Natureza.