ATAVISMO: EMBRIOLOGIA, DESENVOLVIMENTO E EVOLUÇÃO.

Os seres humanos não têm caudas, mas nós temos “o que é preciso” para formar uma cauda? Galinhas não têm dentes, mas têm os genes para construí-los. Com o atavismo, é como se nossos genomas servissem como arquivos do nosso passado evolutivo.

os dentes da galinha: tão raro quanto se pensava? © 2013 Nature Publishing Group Bajaj, dentes A. de galinha. Britânico Dental Journal 200, 187 (2006). Todos os direitos reservados.

Os dentes da galinha: tão raro quanto se pensava? © 2013 Nature Publishing Group Bajaj, British Dental Journal 200, 187 (2006). Todos os direitos reservados.

Galinhas não têm dentes, e os seres humanos não têm caudas. A pesquisa sugere que temos “o que for preciso” para fazer uma cauda, e galinhas, de fato, têm os genes que codificam um sorriso cheio de dentes; No entanto, apenas situações muito raras fazem essas características se manifestam no fenótipo. Este fenômeno é chamado atavismo – o reaparecimento de uma característica que havia sido perdida durante a evolução. Nossos genes não determinam quem somos, mas com atavismo, às vezes eles podem servir como lembretes de nosso passado evolutivo.

Traços que aparecem ou desaparecem ao longo do tempo não são o resultado de novos genes que codificam versões mutantes defeituosas das proteínas associadas ao dentes ou cauda, nem são causadas por uma perda de genes existentes. Em vez disso, um crescente corpo de evidências experimentais tem mostrado que essas características refletem mudanças na forma como, onde e quando esses genes são expressos.

Exemplos de “dentes” na carne de frango

Apesar de avas perderem os dentes como estruturas físicas entre 60 e 80 milhões de anos, vários estudos têm demonstrado que os mesmos tecidos dentro de aves que normalmente produzem os dentes ainda mantêm o potencial para fazê-lo. Por exemplo, em 1821, Geoffrey St. Hilaire foi o primeiro cientista a publicar a observação de que alguns embriões de aves exibiram evidências de formação dos dentes, mas seus contemporâneos consideravam seu trabalho falho. Desde então, no entanto, muitos pesquisadores descobriram evidências moleculares de que os genes envolvidos na odontogênese (desenvolvimento dos dentes) são, de fato mantidos em galinhas.

Um passo preliminar em chegar a esta conclusão ocorreu quando os pesquisadores expuseram as mandíbulas dw pintinho a certas proteínas conhecidas por indicar o desenvolvimento dos dentes. Como resultado, estruturas semelhantes a dentes cresceram, e outros marcadores de dentes foram expressos. Estes resultados eram artificiais no sentido de que o sinal de construção foi administrado experimentalmente; No entanto, eles foram significativos em mostrar que mandíbula de uma galinha poderia produzir dentes se as condições específicas estivessem presentes.

Apesar desta descoberta, ninguém tinha ainda demonstrado que galinhas poderiam desenvolver dentes sem estímulos externos. Esta situação logo mudou, no entanto, quando os pesquisadores Matthew Harris (um estudante de graduação na época) e John Fallon lançou um estudo envolvendo galinhas com um tipo específico de mutação autossômica recessiva. Estas galinhas, designadas pela abreviatura TA2, exibiam sinais que lembram o desenvolvimento dos primórdios dentais.

Os pesquisadores precisavam de um controle positivo com o qual comparar de suas galinhas com dentes, isto é, um animal intimamente relacionada em que ocorrem os dentes. Tipicamente, o fenótipo não-mutante “de tipo selvagem” serve como um controle nas experiências de mutação genética, mas este era um caso excepcional em que a galinha do tipo selvagem não tem dentes. Harris e Fallon precisavam comparar especificamente as estruturas que eles acreditavam ser os dentes em suas galinhas mutantes TA2 com a próxima melhor coisa – o ancestral mais próximo da galinha que ainda tem dentes – que neste caso foram os dinossauros, também conhecido como o crocodilo comum. Por conseguinte, os investigadores examinaram a expressão de vários marcadores em embriões de galinha de tipo selvagem, os embriões mutantes de TA2 e embriões de crocodilo. Eles descobriram que as cavidades orais TA2 mutantes apareceram desenvolvendo mais próximas a dos crocodilos do que para os de seus irmãos de tipo selvagem. Estes resultados demonstram, assim, todas as peças do quebra-cabeça genético para a construção de dente em galinhas, mas as indicações evoluíram para contar as peças para fazer algo diferente ao longo dos últimos 80 milhões de anos.

Atavismo e cauda em humanos

Exemplos verdadeiros de atavismo, como o frango TA2, são pontos de dados indicativos da ancestralidade comum entre as espécies. No caso dos seres humanos, a presença de uma cauda é um exemplo notável de tal ancestrais. Há muitos casos de pessoas nascidas com “caudas” na literatura médica, mas nem sempre é claro se estes apêndices são “verdadeiras” caudas ou não. Em alguns casos, elas realmente são “pseudocaudas”, ou ma-formações que só acontecem localizadas perto de cóccix de uma pessoa. Caudas de verdade, no entanto, resultam a partir de um tipo específico de erro durante o desenvolvimento fetal.

A fim de entender esse erro, o primeiro ponto importante a se notar é que todos os seres humanos possuem brevemente caudas ainda no útero. Especificamente, durante o desenvolvimento normal, certas células fetais desenvolvem uma cauda e, em seguida, regridem, como resultado da morte celular programada, ou apoptose. Os investigadores identificaram um gene denominado Wnt-3a como um regulador principal deste processo, pelo menos em ratos. Investigadores também descobriram que os seres humanos, de fato, tem um gene Wnt-3a intacto, bem como outros genes que foram mostrados estar envolvidos na formação de cauda. Através da regulação de genes, usando esses genes em diferentes lugares e tempos diferentes durante o desenvolvimento do que aqueles organismos que normalmente têm caudas no nascimento. Caso este processo de regulação de genes de alguma forma der errado, no entanto, cria a probabilidade (embora rara) de que uma pessoa possa realmente nascer com uma verdadeira cauda.

Erros na regulação dos genes podem revelar traços “perdidos”.

Figura 1: Shh, um marcador precoce do desenvolvimento dos dentes, é expressão aberrante em mutantes TA2. Shh é expressa no desenvolvimento de mandíbula de crocodilo aos embriões (painel esquerdo). os dentes em desenvolvimento são designados pelas setas. Shh também pode ser visto na área correspondente em embriões de galinha TA2 mutante (painel do meio). Não há expressão de Shh em embriões de galinha visível tipo selvagem (painel da direita). © 2006 Elsevier Harris, M. P. et al. O desenvolvimento de dentes arcossauros de primeira geração em um mutante de frango. Current Biology 16, 371-377 (2006). Todos os direitos reservados.

Figura 1: Shh, um marcador precoce do desenvolvimento dos dentes, é expresso de modo aberrante em mutantes TA2. Shh é expresso no desenvolvimento da mandíbula de embriões de crocodilos (painel esquerdo). Os dentes em desenvolvimento são designados pelas setas. Shh também podem ser vistos na área correspondente em embriões mutantes de galinha TA2 (painel do meio). Não há expressão de Shh em embriões de galinha visível tipo selvagem (painel da direita). © 2006 Elsevier Harris, M. P. et al. O desenvolvimento de dentes arcossauros de primeira geração em um mutante de frango. Current Biology 16, 371-377 (2006). Todos os direitos reservados.

Galinhas, como seres humanos, têm genes para características que nunca são expressas, e erros na regulação desses genes podem produzir aparentes aberrações da natureza. Os cientistas podem monitorar estas mudanças aberrantes na expressão do gene através de uma variedade de técnicas. Por exemplo, em uma técnica chamada de hibridização in situ, os cientistas podem examinar os níveis de RNAm específicos in vivo. Embora o gene específico afetado em mutantes TA2 que permite que os dentes de galinha se desenvolva seja desconhecido, os investigadores têm utilizado este método para descobrir que várias outras vias de gene regulador estão envolvidas no desenvolvimento dos dentes e são, de fato, ativadas nos mutantes e não no seu homólogo selvagem. Uma dessas vias, a via de Shh, que desempenha um papel no desenvolvimento dos dentes em outras espécies, incluindo vertebrados. Trabalhos anteriores mostraram que fenótipos da galinha TA2 eram o resultado da ativação da via de sinalização de Shh, resultando em uma inadequada ativação de Shh, pelo menos, em galinhas, e seus genes alvo (Figura 1).

Além de demonstrar a evolução do controle de gene sobre o desenvolvimento dos dentes, o estudo de dentes das galinhas serve como um marco evolutivo no desenvolvimento científico, como a  National Public Radio comentador notas Joe Palca. Lembre-se dos cientistas que criticaram St. Hilaire pelas primeiras descrições de dentes em galinha? Um desses críticos, diz Palca, “treinou o cientista que treinou o cientista que treinou o cientista que treinou o cientista que treinou o cientista que treinou John Fallon – o investigador principal onde os dentes de galinha foram encontradas no mutante TA2.”Como esta prova é anedótica, e não apenas os organismos, mas as idéias científicas, portanto, pode mudar e evoluir ao longo de gerações também.

Fonte: Nature

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