PESSOAS DO DESERTO EVOLUEM PARA BEBER ÁGUA ENVENENADA COM ARSÊNICO MORTAL. (Comentado)

Pessoas em um deserto sul-americano evoluíram para desintoxicar arsênico potencialmente mortal que esta presente em seu abastecimento de água.

Um ambiente difícil estimula a mudança. Puka Janluka/Alamy Foto De Stock.

Um ambiente difícil estimula a mudança. Puka Janluka/Alamy Foto De Stock.

Para os colonizadores da região Quebrada Camarones do deserto do Atacama, no Chile, há 7 mil anos, a água representava mais do que um problema. Eles viviam no deserto não-polar mais seco do mundo, e várias de suas fontes de água mais prontamente disponíveis, como rios e poços, tinham altos níveis de arsênico, o que pode causar uma variedade de problemas de saúde.

A contaminação por arsênico é superior a 1 micrograma por litro: dentre os níveis mais altos das Américas e mais de 100 vezes os limites de segurança da Organização Mundial da Saúde. Não há praticamente nenhuma fonte de água alternativa, e, no entanto, de alguma forma, as pessoas sobreviveram na área. Será que os efeitos negativos do arsênico sobre a saúde humana, como induzir abortos, atuaram como uma pressão de seleção natural que fez com que essa população evoluísse adaptações? Um novo estudo sugere que isto de fato ocorreu.

O corpo usa uma enzima chamada AS3MT para incorporar arsênio em dois compostos, ácido monometilarsonico (MMA) e ácido dimetilarsínico (DMA). As pessoas que metabolizam o arsênico mais eficientemente convertem mais do mesmo em DMA menos tóxico e mais facilmente expulsam de seu corpo.

As variantes que protegem o povo Camarones são chamadas de polimorfismos de nucleotídeo único – alterações em uma única letra do código genético do DNA. A antropóloga Lorena Madrigal, da Universidade do Sul da Flórida, em Tampa, diz que essas mutações são tão pequenas que não nos dizem exatamente como as mudanças afetam a molécula enzimática e seus efeitos desintoxicantes.Mario Apata da Universidade do Chile em Santiago e seus colegas analisaram as variações no código do gene AS3MT em aproximadamente 150 pessoas de três regiões do país. Eles encontraram freqüências mais altas das variantes de proteção em pessoas de Camarones: 68% delas tinham, ao contrário de apenas 48 e 8% das pessoas nos outros dois locais de estudo. “Os nossos dados sugerem que uma elevada capacidade de metabolização do arsênio foi selecionada como um mecanismo de adaptação nestas populações para sobreviver num ambiente carregado de arsênio”, concluem os investigadores (American Journal of Physical Anthropology , doi.org/bz4s).

Estudos anteriores encontraram mutações semelhantes no gene AS3MT que contribuem para melhorar a metabolização do arsénio no Vietname e na Argentina. Seqüenciar toda a região cromossômica em torno deste gene poderia revelar mais, mas ainda há um longo caminho a percorrer antes de entendermos completamente o mecanismo molecular de como a resistência ao arsênico funciona.

Embora seja um exemplo fascinante do que parece ser a evolução contemporânea nos seres humanos, também sublinha os problemas de qualidade da água que muitas populações enfrentam, diz Madrigal. E muitos podem não ser capazes de evoluir para lidar com isso.

Outro exemplo notável da recente evolução humana é a tolerância à lactose. Uma mutação que permitiu que os adultos continuassem a produzir a enzima lactase para digerir o leite surgiu há cerca de 7 anos, juntamente com a produção leiteira, e agora 35% dos adultos carregam a variedade e podem digerir o leite como resultado.

“Eu diria que [o aumento da tolerância ao arsênico] é comparável à rápida disseminação da tolerância à lactose. Certamente as escalas de tempo que estamos olhando para ambos os casos são comparáveis”, diz Aaron Miller na Northwestern University em Evanston, Illinois.

Fonte: New Scientists

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Comentários internos

Uma grande questão que estra neste texto é: Esta informação genética alterada que permite a metabolização do arsênico é uma mera informação alterada ou uma nova informação genética?

Estes questionamentos são fundamentais para entender a dinâmica da informação ao longo de gerações e como ocorre o processo evolutivo. Além disto, é fundamental para retirar as falsas alegações de que naturalmente novas informações genéticas não podem produzidas a partir de mecanismos naturais.

O motor da evolução esta nas variações e posteriormente a seleção, e este processa é fundamentar para compreender esta questão. A real pergunta então é: se tal mudança confere uma informação meramente alterada ou uma nova informação.

Tecnicamente ela vale para as duas respostas. Temos uma informação que foi alterada, ou seja, que partiu de uma informação pré-existente (fruto de uma longa trajetória evolutiva) e que vai sendo alterada, aumentando o repertório e chance de sobrevivência de uma espécie, ou sendo neutra, ou ainda deletéria punindo o indivíduo com a morte.

No caso acima, apesar da variação da informação, há algo diferente como resultado. Portanto, esta variação pode ser considerada sim uma nova informação, pois esta conferindo uma característica metabólica não encontrada anteriormente, uma nova função, e que confere vantagem na luta pela sobrevivência.

Este questionamento é antigo e geralmente levantado pelos negadores da evolução biológica. Entretanto, os geneticistas já sabem há algum tempo como genes são duplicados naturalmente, ou como sem mesmo alterar as letras do DNA, a forma na qual a informação é expressa em função é determinada por mecanismos alternativos, como elementos da epigenética. O exemplo mais clássico vem das histonas ou de hidrocarbonetos em pequenos grupos chamados de metil que anexam-se a região reguladora do gene duplicado e bloqueiam ou alteram a sua expressão (Saiba mais aqui).

A origem de novos genes é uma força motriz da inovação evolutiva em todos os organismos. Pesquisas recentes têm se focado na identificação dos mecanismos que geram novos genes, e os cientistas descobriram que esses mecanismos envolvem uma variedade de eventos moleculares, os quais devem ocorrer na linha germinal para ser herdada pela próxima geração – ou seja, nas células germinativas, ou células ovo (óvulos e espermatozoide). Após o evento mutacional da linha germinal, o novo gene sofrer polimorfismos na população; em outras palavras, nem todas as cópias extras de cromossomos na população irão transportar a duplicação de um gene. Posteriormente, os dois resultados mais prováveis para um novo gene é a fixação (isto é, o novo gene irá chegar a uma frequência de 100% na população) ou de extinção (ou seja, os novos genes serão perdidos).

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A duplicação foi o primeiro mecanismo de geração de gene a ser sugerido (Chandrasekaran, ‎2008), e este processo, de fato, parece ser a forma mais comum de produção de novos genes. Duplicações são tipicamente classificadas de acordo com o tamanho da porção do genoma que é duplicado; assim, uma duplicação pode ser descrita como envolvendo um genoma inteiro, grandes segmentos de um genoma, genes individuais, éxons individuais, ou mesmo partes específicas de exons (Chandrasekaran, ‎2008).

Os mecanismos que geram genes duplicados são diversos e incluem duplicações em todo o genoma seguido de não-disjunções, duplicações através do cruzamento desigual, retroposições originadas através da retrotranscrição de um RNA intermediário, transposições envolvendo elementos transponíveis, e duplicações ocorrendo após rearranjos e posteriores reparações de quebras alternadas (Chandrasekaran, ‎2008). Tais duplicações envolvem não apenas a genes codificadores de proteínas, mas também genes não codificantes de RNA. Por exemplo, uma nova classe de retro-duplicações incluem RNAs que são uma classe de RNAs de genes que estão envolvidos no processamento do RNA ribossomal (Chandrasekaran, ‎2008).

Além das duplicações, novas informações genéticas podem ser produzidas a partir de elementos transponíveis (que codificam proteínas que permitem que esses segmentos copiem ou movam-se dentro de um genoma), transferência lateral de genes (quando genes vem de um genoma não-relacionado), fusão e fissão de genes (tem sido observado que a fusão de genes quiméricos vezes envolve duas cópias do mesmo gene, o resultado é quê seguem em caminhos evolutivos paralelos).

Novos genes podem, adicionalmente, se originar a partir de regiões de DNA não-codificantes. De fato, vários genes novos derivados de DNA não-codificantes que recentemente têm sido descritos em Drosophila. Para estes genes recentemente criados em Drosophila há prováveis habilidades de codificação de proteínas, não há homólogos em qualquer outra espécie (Chandrasekaran, ‎2008).

Muitos genes novos descritos em várias espécies incluem, estão ligados a proteínas de codificação e proteínas de genes não-codificantes. Estes novos genes, por vezes, se originam no cromossomo X, e muitas vezes têm funções germinativas masculinas.

No geral, notamos então que a duplicação de genes resulta em duas ou mais cópias de um gene: um que pode manter a sua função original no organismo, e outra(s) que pode ser “conduzida” a assumir novas funções. Como consequência, novas duplicatas são a principal fonte de inovação genoma e muitas vezes evoluem sob seleção positiva, em que as rápidas mudanças na proteína codificada pelo gene novo ganham uma nova função (Chandrasekaran, ‎2008). Este processo é referido como neo-funcionalização do novo gene, como pode ter ocorrido acima, no caso dos Camarones.

Ambos genes (original e duplicata) podem acumular mutações distintas e consequentemente seguir alterando e criando informações distintas que podem ter papeis evolutivos e biológicos distintos (recrutamento de enzimas a novas funções, alterações estruturas de proteína); ou, podem ter informação duplicada e uma consequente super-dosagem de um ou vários genes com suas respectivas informações, como ocorre na hemoglobina ou em alguns insetos (como a borboleta monarca e sua capacidade de metabolizar componentes do metabolismos secundário da planta serralha por super-dosagem) (Zhen et al, 2012).

A duplicação de genomas inteiros é mais comum em plantas. O trigo é hexaplóide (um tipo de poliploidia), significando que possui seis cópias do seu genoma, a banana Musa acuminata duplicou o seu genoma inteiro três vezes, fazendo uma cópia extra de cada gene. Isso ocorreu primeiramente a aproximadamente 100 milhões de anos atrás e novamente a cerca de 60 milhões de anos.

Em conclusão, novas informações genéticas são criadas pelas mutações que alteram uma informação já presente, ficam fixadas pela seleção natural aquelas que são vantajosas e que conferem aptidão. Este processo vai fluindo entre as gerações, de tal forma que somente as informações com menos incertezas se mantém no fluxo da vida, uma vez que toda informação corrompida não aumenta aptidão e leva o indivíduo a morte.

Como as primeiras informações genéticas surgiram refere-se a origem da vida, tema abordado em outras ocasiões. Neste primeiro momento apenas tratamos de como elas são alteradas e geram novas informações e novas funções contando a história da vida.

Saiba mais em: A ORIGEM DE NOVOS GENES E PSEUDOGENES, VENDO EM DOBRO: NOVO ESTUDO EXPLICA A EVOLUÇÃO DE GENES DUPLICADOS, OS CROMOSSOMOS INQUIETOS DOS GIBÕES, O QUE É INFORMAÇÃO GENÉTICA?, ORIGEM DE INFORMAÇÃO GENÉTICA E O CÓDIGO DA VIDA e ALGORITMO DA VIDA – O FLUXO DE INFORMAÇÃO GENÉTICA.

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Novos Genes, Informação Genética, Evolução, Origem de Informação genética.

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Referências

Zhen, Matthew L. Aardema, Edgar M. Medina3, Molly Schumer, Peter Andolfatto, Parallel Molecular Evolution in an Herbivore Community. Science 28 September 2012:  Vol. 337 no. 6102 pp. 1634-1637
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