DUAS MUTAÇÕES ENGATILHARAM UM SALTO EVOLUTIVO A 500 MILHÕES DE ANOS. (comentado)

Por vezes, parece que a evolução da pulos em vez de rastejar. Uma equipe de investigação liderada por um cientista da Universidade de Chicago descobriu duas mutações-chave que provocou uma revolução hormonal 500 milhões de anos.

DNA model. (Credit; © Mopic , Fotolia)

DNA model. (Credit; © Mopic , Fotolia)

Em uma façanha de “viagem no tempo molecular”, pesquisadores “ressuscitaram” e analisaram as funções dos ancestrais dos genes que desempenham papéis fundamentais na reprodução humana moderna, no desenvolvimento, imunidade e câncer. Ao recriar as mesmas alterações no DNA que ocorreram durante a história antiga desses genes, a equipe mostrou que duas mutações definem o cenário atual da atuação de hormônios como o estrogênio, testosterona e cortisol.

Mudanças em apenas duas letras do código genético do nosso passado evolutivo profundo causou uma grande mudança na função de uma proteína e pôs em marcha a evolução dos nossos sistemas hormonais e reprodutivos atuais segundo Joe Thornton, PhD e professor de genética humana e ecologia e evolução da Universidade de Chicago, que liderou o estudo.

Se essas duas mutações não tivesse acontecido, nossos corpos hoje teriam que usar diferentes mecanismos fisiológicos durante a gravidez, libído, resposta ao estresse, função renal, inflamação e ao desenvolvimento de características masculinas e femininas na puberdade. Os resultados foram publicados on-line 24 de junho na revista Proceedings of National Academy of Sciences.

Entender como o código genético determina a função de uma proteína permitiria os bioquímicos desenvolver melhores para prevenir os efeitos das mutações desta doença. Thornton mostra como o a historia evolutiva das proteínas pode auxiliar no avanço de trabalhos deste tipo. Isso mostra como até mesmo para a medicina e desenvolvimento de tratamentos a perspectiva evolutiva é importante. Antes deste trabalho não se sabia como os vários receptores de esteróides das espécies modernas distinguiam os estrogênios de outros hormônios.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Oregon, Universidade Emory e do Instituto de Pesquisa Scripps estudou a evolução de uma família de proteínas chamadas receptores de hormônios esteróides que mediam os efeitos dos hormônios da reprodução, desenvolvimento e fisiologia. Sem proteínas receptoras, esses hormônios não podem afetar as células do corpo.

O grupo de Thornton traçou como o antepassado inteiro da família de receptores – que reconhece apenas os estrogênios – evoluiu em proteínas capazes de reconhecer outros hormônios esteróides, como a testosterona, progesterona e o hormônio do estresse cortisol.

Para isso, o grupo usou uma estratégia de “ressurreição” do gene. Eles primeiro inferir as seqüências genéticas de proteínas receptoras antigos, utilizando métodos computacionais para fazer o caminho de volta na árvore da vida a partir de um banco de dados de centenas de sequências dos receptores atuais. A partir daí, bioquimicamente sintetizando essas seqüências de DNA antigas e usando ​​ensaios moleculares determinaram a sensibilidade dos receptores para vários hormônios.

A equipe de Thornton reduziu o intervalo de tempo durante o qual a capacidade de reconhecer os esteróides não-estrogênio evoluiu, a um período de cerca de 500 milhões de anos atrás, antes do florescimento dos animais vertebrados na Terra. Eles identificaram as mutações mais importantes que ocorreram durante este intervalo introduzindo-as em proteínas ancestrais reconstruídas. Ao medir como as mutações afetavam a estrutura e função do receptor, a equipe poderia recriar a evolução molecular antiga em laboratório. Eles descobriram que apenas duas alterações na seqüência dos receptores do gene causou um aumento de 70.000 vezes na preferência de estrogenos relação a outros hormônios esteróides. Os pesquisadores também utilizaram técnicas biofísicas e identificaram os mecanismos atômicos pelos quais as mutações afetavam as funções da proteína. Apesar de apenas alguns átomos da proteína terem sido alterados, este radical religado a rede de interações entre o receptor e a hormônios conduz a uma grande mudança na função. Os resultados mostram que as novas funções moleculares podem evoluir por grandes saltos súbitos, devido a um pequeno poucas mudanças no código genético disse Thornton. Ele ressaltou que junto com os dois principais mudanças no receptor, mutações adicionais, os efeitos precisos que ainda não são conhecidos foram necessários para os efeitos sinalizador do hormônio para evoluir.

Journal Reference:

* Michael J. Harms, Geeta N. Eick, Devrishi Goswami, Jennifer K. Colucci, Patrick R. Griffin, Eric A. Ortlund, and Joseph W. Thornton. Biophysical mechanisms for large-effect mutations in the evolution of steroid hormone receptors.PNAS, June 24, 2013 DOI: 10.1073/pnas.1303930110

Fonte:  Science Daily

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Comentários do autor

Note que o estudo trata de saltos moleculares, ou seja, conjuntos de mutações que tem efeito em larga escala na atuação das proteínas. Ele não trata de saltacionismo ou de pulos evolutivos de uma espécie para outra a partir de mutações que causam mudanças brutais no corpo. O que a reportagem apresenta é um exemplo microevolutivo embora haja exemplos de como pequenas variações em genes podem realmente alterar drasticamente a anatomia de um ser vivo, como o caso da diminuição excessiva (95%) da produção do fitormonio giberelina visualizada em ervilhas. A macroevolução de fato é corroborada pela ciência, não há qualquer referencia que afirme que o nível da espécie é intransponível, alias, se assim fosse não haveria criação de espécies em laboratórios a partir de hibridismo e seleção artificial. A macroevoluçao nada mais é do que um fenômeno natural que ocorre com a soma de diferentes passos microevolutivos. Se na seleção artificial o agente seletor é o homem intencionalmente (ou não), na natureza quem age é a seleção natural cujo agente seletor é a própria dinâmica ecológica, a relação intrínsica entre presa/predador e a competição pelos recursos limitados.

Em alguns casos há exemplos de como alterações genéticas podem promover isolamento etológico e fomentar a macroevolução, como já documentado em espécies de grilos europeus. O estudo acima deve ser pontuado, pois apenas mostra um pequeno pulo molecular e não um pulo de uma espécie a outra. Eis a diferença. É importante diferenciar isto, pois muitas que não conhecem exatamente o que a ciência diz com isso acaba afirmando coisas que o artigo em si não afirma.

A origem de espécies é algo gradual, assim como as mutações que se acumulam no genoma ou mesmo como genes mudam seu padrão de expressão já que os interruptores genéticos ligados a sua região promotora pode alterar a frequência e intensidade na qual são expressos. Assim, é possível que genes mudem sua forma de atuar apenas pelas modificações do sítio de ligação dos seus interruptores (sem que o gene em si seja mutado) e como eles interagem com fatores de transcrição. Asas de Drosophila são construídas com os mesmos genes que constroem as asas das borboletas, especialmente o gene Distal-less. Entretanto, a frequência e intensidade de expressão deste gene em ambos os animais são distintas embora o gene em si seja homólogo. Isso ocorre porque há um interruptor a mais no distal-less em borboletas que tem padrões de atividade distintos e com funções distintas (mas não sua sequencia de pares de bases). Enquanto em drosofilas esse gene produz as asas e pernas e um segundo par de asas modificadas em halteres, em borboletas eles são responsáveis pela produção igualmente das pernas, asas anteriores, porém desativados na construção do segundo par de asas (desativados pelo gene Ultrabithorax que constrói um padrão de asas diferentes). Além disto o distal-less ganha uma nova função, a de produzir manchas ocelares em borboletas da família ninfalidae. O mesmo gene é homólogo ainda entre aracnídeos, onde são responsáveis pela produção das fiandeiras e pulmões foliáceos, bem como nas branqueias de crustáceos, nas pernas do onicoforo e muito provavelmente (99% de certeza) em trilobitas por serem um grupo irmão que compartilha as mesmas características com crustáceos. Esse gene certamente vem do ancestral comum de todos os artrópodes que antecede o Cambriano estando presente certamente na Aysheaea que é o ancestral comum de todos esses artrópodes citados acima.

Novamente, exemplos macroevolutivos existem e podem ser explicados do ponto de vista molecular, entretanto, vale a pena destacar novamente que o presente estudo deve ser pontuado como um exemplo molecular.

Scritto da Rossetti

Palavra chave: NetNature, Rossetti, DNA, Hormonios, Evolução, Genes.

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