A ORIGEM DAS FLORES: DNA DE PLANTA FORNECE INSIGHTS SOBRE ORIGEM E EVOLUÇÃO DE ANGIOSPERMAS.

O genoma recém-sequenciado da planta Amborella aborda um mistério darwiniano abominável; porque flores se proliferaram de repente na Terra, há milhões de anos? A sequência do genoma lança nova luz sobre um grande evento na história da vida na Terra: a origem das plantas com flores, incluindo todas as principais espécies usadas em culturas e servem de alimentos. Em 20 de dezembro de 2013, um artigo publicado detalhou o Projeto de sequenciamento do genoma de Amborella que inclui uma descrição completa das análises realizadas pelo projeto, bem como implicações para a pesquisa de plantas de floração e será publicado na revista Science. O papel está entre três diferentes áreas de investigação relacionadas com o genoma da Amborella que será publicado na mesma edição da revista.

O genoma recém-sequenciado da planta Amborella publicado na revista Science em 20 de Dezembro de 2013. A sequência do genoma lança nova luz sobre um grande evento na história da vida na Terra: a origem das plantas com flores, incluindo todas as principais espécies de culturas de alimentos. Mais fotos estão online em http://science.psu.edu/news-and-events/2013-news/dePamphilis12-2013. (Crédito: Sangtae Kim)

O genoma recém-sequenciado da planta Amborella publicado na revista Science em 20 de Dezembro de 2013. A sequência do genoma lança nova luz sobre um grande evento na história da vida na Terra: a origem das plantas com flores, incluindo todas as principais espécies de culturas de alimentos. Mais fotos estão online em http://science.psu.edu/news-and-events/2013-news/dePamphilis12-2013. (Crédito: Sangtae Kim)

Amborella (Amborella trichopoda) é o único sobrevivente de uma linhagem evolutiva antiga que remonta ao último ancestral comum de todas as plantas com flores. É uma árvore pequena encontrada apenas na principal ilha de Nova Caledônia, no Pacífico sul. Um esforço para decifrar o genoma da Amborella – liderado por cientistas da Penn State University, da Universidade de Buffalo, da Universidade da Flórida, da Universidade da Geórgia e da Universidade da Califórnia – Riverside – está decifrando evidências para os processos evolutivos que abriram caminho para a incrível diversidade dos mais de 300 mil espécies de plantas com flores que temos hoje.

Este patrimônio único da Amborella é único no estudo de plantas com flores. Da mesma forma que a seqüência do genoma do ornitorrinco – um sobrevivente de uma linhagem antiga – pode ajudar-nos a estudar a evolução de todos os mamíferos, o sequenciamento de Amborella pode nos ajudar a aprender sobre a evolução de todas as flores, disse Victor Albert, da Universidade de Buffalo.

Os cientistas que sequenciaram o genoma Amborella dizer que ele fornece evidências conclusivas de que o ancestral de todas as plantas, incluindo Amborella, evoluiu seguindo um “evento de duplicação genômica”, que ocorreu cerca de 200 milhões de anos atrás. Alguns genes duplicados foram perdidos ao longo do tempo, outros assumiram novas funções, incluindo as contribuições para o desenvolvimento dos órgãos florais.

A duplicação genômica pode, portanto, oferecer uma explicação para o mistério Darwiniano sobre a origem e proliferação aparentemente abrupta de novas espécies de plantas com flores em registros fósseis que datam do período Cretáceo.

Análises comparativas do genoma Amborella já estão fornecendo aos cientistas uma nova perspectiva sobre as origens genéticas de traços importantes em todas as plantas com flores – incluindo todas as principais espécies de culturas de alimentos. Por causa da posição filogenética de Amborella ela tem um genoma de referência evolutiva que permite compreender melhor as alterações genômicas nessas plantas com flores, incluindo a evolução do genoma de nossas muitas plantas cultivadas. Compreender a evolução das plantas é essencial para a melhoria das culturas, ressaltou Doug Soltis da Universidade da Flórida.

Como outro exemplo do valor do genoma Amborella, é que estimou-se que pelo menos 14.000 genes codificadores de proteínas existiam no último ancestral comum de todas as plantas com flores. Muitos desses genes são exclusivos para plantas com flores, e muitas são conhecidas por serem importantes para a produção de flores, bem como outras estruturas e outros processos específicos de plantas com flores.

Este trabalho oferece a primeira visão global da forma como plantas com flores são geneticamente diferente de todas as outras plantas da Terra, e fornecem novas pistas sobre como plantas com sementes são geneticamente diferentes de plantas sem sementes.

Jim Leebens – Mack da UGA observou que a sequência do genoma Amborella facilitou a reconstrução da ordem gene ancestral nas eudicotiledonias, um enorme grupo que compreende cerca de 75% de todas as angiospermas. Este grupo inclui tomate, maçã e legumes em geral, bem como árvores de madeira nobre, como o carvalho e álamo. O genoma de Amborell permitiu aos pesquisadores estimar a ordem linear de genes em um genoma da eudicotiledonia ancestral e inferir mudanças específicas nas linhagens que ocorreram a mais de 120 milhões de anos de evolução.

Ao mesmo tempo, Amborella parece ter adquirido algumas características genômicas incomuns desde que se separou do resto da árvore planta com flor da vida. Por exemplo, seqüências de DNA que podem mudar os locais ou se multiplicam no genoma (elementos transponíveis, ou transpósons) parecem ter se estabilizado no genoma Amborella. A maioria das plantas mostram evidências de explosões recentes desta atividade de DNA móvel, mas Amborella é o único que não parece ter adquirido muitas novas seqüências móveis nos últimos milhões de anos. A inserção de alguns elementos transponíveis pode afetar a expressão e a função dos genes codificadores de proteínas, de modo que o cessar da atividade dos transpósons podem ter reduzido a taxa de evolução de ambas; estrutura do genoma e função do gene.

Além de sua utilidade em estudos retrospectivos da evolução das plantas com flores, o sequenciamento do genoma de Amborella oferece insights sobre a história evolutiva e tcnicas de conservação das populações de Amborella. Existem apenas 18 populações conhecidas destas angiospermas em regiões montanhosas na Nova Caledônia.

O resequenciamento de plantas Amborella individuais através de escala das espécies revela estrutura geográfica, com implicações de conservação e mais recentemente encontrou-se evidencias de um gargalo genético. A redução da variação genética ocorreu quando os seres humanos migraram da África para fundar modernas populações da Eurásia.

Journal Reference:

S. Chamala, A. S. Chanderbali, J. P. Der, T. Lan, B. Walts, V. A. Albert, C. W. dePamphilis, J. Leebens-Mack, S. Rounsley, S. C. Schuster, R. A. Wing, N. Xiao, R. Moore, P. S. Soltis, D. E. Soltis, W. B. Barbazuk. Assembly and Validation of the Genome of the Nonmodel Basal Angiosperm AmborellaScience, 2013; 342 (6165): 1516 DOI: 10.1126/science.1241130

Fonte: Science Daily

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Victor Rossetti

Palavra chave: NetNature, Rossetti, Angiospermas, Evolução, Sequenciamento, Genoma, Duplicação Genomica, Transposons, Flores, Darwin.

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