A GENÉTICA MODERNA CONFIRMA A RELAÇÃO FILOGENÉTICA ENTRE AS BARBATANAS E AS MÃOS.

Os paleontólogos têm documentado as adaptações evolutivas necessárias para antigo peixe de nadadeiras lobadas transformar suas nadadeiras peitorais usadas debaixo d’água em estruturas ósseas, fortes, como as de Tiktaalik roseae. Isto permitiu que estes tetrápodes emergentes, animais com membros, engatinhassem em águas rasas ou em terra. Mas os biólogos evolucionários já se perguntaram por que esta estrutura moderna chamada autopode – compreendendo pulsos e dedos ou tornozelos e dedos dos pés – não tem correspondência morfológica óbvia nas nadadeiras de peixes vivos.

Os mesmos interruptores genéticos-construção autopod de gar é capaz de conduzir a atividade do gene (roxo) nos dígitos de ratos transgênicos; uma actividade que estava ausente nos outros grupos de peixes estudada. Crédito: Andrew Gehrke, da Universidade de Chicago

Os mesmos interruptores genéticos usados na construção de um autopode de gar é capaz de conduzir a atividade do gene (roxo) nos dígitos de ratos transgênicos; uma atividade que estava ausente nos outros grupos de peixes estudada. Crédito: Andrew Gehrke, da Universidade de Chicago

Em 22 de dezembro de 2014, pesquisadores publicaram na PNAS os argumentos e esforços percorridos para ligar as nadadeiras e dedos são fracos porque eles se concentraram sobre o peixe errado. Em vez disso, eles encontraram o maquinário genético rudimentar para a montagem autopode de mamíferos em um peixe não-modelo, o peixe-agulha manchado, cujo genoma foi sequenciado recentemente.

“Os fósseis mostram que o pulso e os dígitos têm claramente uma origem aquática”, disse Neil Shubin, PhD, o Robert R. Bensley Professor de biologia do organismo e anatomia na Universidade de Chicago e um dos líderes da equipe que descobriu o Tiktaalik, em 2004. “As barbatanas e membros têm finalidades diferentes. Eles evoluíram em direções diferentes, uma vez que divergiram. Queríamos explorar, e entender melhor, as suas ligações, adicionando os dados genéticos e moleculares para o que já sabemos a partir do registro fóssil”.

As tentativas iniciais para confirmar a ligação com base em comparações da forma dos ossos da nadadeira e de membros foram infrutíferas. O autopode difere da maioria das barbatanas. O punho é composto por uma série de pequenos ossos nodulares, seguido por ossos finos mais longos que compõem os dígitos. Os ossos das nadadeiras dos peixes vivos são diferentes, com um conjunto de ossos mais longos que terminam em pequenos ossos circulares chamados radiais.

Os genes primários que moldam os ossos, conhecidos como clusters HoxD e HOXA, também diferem. Os pesquisadores primeiro testaram a capacidade de “interruptores” genéticos que controlam genes HoxD e HOXA de teleósteos – ósseos, Actinopterygii – para moldar os membros de desenvolvimento de camundongos transgênicos. Os interruptores de controle de peixe, no entanto, não provocaram qualquer atividade no autopode.

Peixes teleósteos – um vasto grupo que inclui quase todos peixes do mundo do esporte e peixes comerciais – são amplamente estudados. Mas os pesquisadores começaram a perceber que não eram a comparação ideal para estudos de como os genes antigos foram regulamentadas. Quando procuraram pelos interruptores genéticos do pulso e dígitos descobriram “a falta de conservação da sequência” em espécies de teleósteos.

Eles rastrearam o problema a uma mudança radical na genética de peixes teleósteos. Mais de 300 milhões de anos atrás; depois de se tornar tetrápode separou dos outros peixes ósseos, um ancestral comum da linhagem teleósteo passou por uma duplicação todo o genoma (WGD) – um fenômeno que tem ocorrido várias vezes na evolução.

Ao dobrar todo o repertório genético de peixes teleósteos, isso forneceu-lhes com um enorme potencial de diversificação. Isto pode ter ajudado teleósteos a adaptar-se, ao longo do tempo, para uma variedade de ambientes de todo o mundo. No processo, “os interruptores genéticos que controlam genes construtores autopode foram capazes de derivar e se misturar, o que lhes permite alterar algumas das suas funções, bem como torná-los mais difíceis de identificar em comparações com outros animais, como os ratos”, disse Andrew Gehrke, um estudante de pós-graduação no laboratório e autor do estudo.

Nem todos os peixes ósseos passaram por todo a duplicação do genoma, no entanto. O gar-manchado, um primitivo e nativo peixe de água doce da América do Norte, se separou dos peixes teleósteos antes da grande duplicação.

Quando a equipe de pesquisa comparou interruptores de genes Hox do gar-manchado com tetrápodes, eles encontraram “um nível de profunda conservação dos vertebrados, sem precedentes e, anteriormente, não descritas no aparato regulatório de autopodes.” Isso sugere, segundo eles, um elevado grau de semelhança entre “radiais distais dos peixes ósseos, dos autopodes e dos tetrápodes”.

Eles testaram isso através da inserção de genes interruptores de gar relacionados ao desenvolvimento das nadadeiras em ratos em desenvolvimento. Estes padrões de atividade eram “quase indistinguíveis”, observam os autores, daqueles impulsionado pelo genoma do rato.

“No geral,” concluem os pesquisadores, “os nossos resultados fornecem suporte regulatório para uma origem antiga da fase de expressão Hox que é responsável pela construção da autopode”.

Este estudo foi financiado pela Fundação Brinson; National Science Foundation; o Conselho Nacional de doações para o desenvolvimento científico e tecnológico; os Institutos Nacionais de Saúde; Fundação Volkswagen, na Alemanha; o Alexander von Humboldt-Foundation, os governos espanhol e da Andaluzia; e Proyecto de Excelencia.

Journal Reference:
Andrew R. Gehrke, Igor Schneider, Elisa de la Calle-Mustienes, Juan J. Tena, Carlos Gomez-Marin, Mayuri Chandran, Tetsuya Nakamura, Ingo Braasch, John H. Postlethwait, José Luis Gómez-Skarmeta, and Neil H. Shubin. Deep conservation of wrist and digit enhancers in fish. PNAS, December 22, 2014 DOI:10.1073/pnas.1420208112

Fonte: Sciende Daily

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