As descobertas sugerem uma maneira de resgatar híbridos de animais “condenados”.
A “matéria escura” genética pode levar ao surgimento de novas espécies, descobriram novas pesquisas.
Esses trechos longos e repetitivos do genoma, chamados de DNA satélite, podem, em última instância, impedir que animais incompatíveis se acasalem embaralhando os cromossomos em seus bebês híbridos, de acordo com o estudo. E se animais de diferentes populações não podem acasalar, eles irão divergir com o tempo, levando à especiação.
Apenas 1% dos 3 bilhões de letras, ou nucleotídeos, do genoma humano formam as proteínas que determinam características como cor e altura dos olhos. Outros trechos de DNA podem dizer ao corpo quantas cópias de uma proteína fazer, ou ativar ou desativar genes em diferentes tecidos, entre outras funções. No entanto, quase 10% do genoma humano é composto por longos trechos repetidos de DNA de satélite que, por muitos anos, os cientistas não pensaram que fizessem muita coisa, disse o co-autor do estudo Madhav Jagannathan, atualmente professor assistente no ETH Zurich Instituto de Bioquímica da Suíça.
“Repetições de DNA de satélite eram muito abundantes nas espécies e amplamente observadas em eucariotos”, ou formas de vida com núcleos celulares, disse Jagannathan ao Live Science por e-mail. “Apesar disso, eles foram amplamente descartados como DNA lixo.”
No entanto, em um estudo de 2018, Jagannathan, que estava então no Massachusetts Institute of Technology (MIT), e seu ex-orientador de pós-doutorado, o biólogo Yukiko Yamashita, também no MIT, descobriram que parte desse DNA tinha um propósito crítico: ele organiza o DNA dentro do núcleo de uma célula. Esse estudo descobriu que certas proteínas agarram moléculas de DNA e as organizam em pacotes densamente compactados de cromossomos chamados cromocentros. O DNA satélite, eles descobriram, diz a essas proteínas agarradoras como agrupar e organizar os cromossomos.
No estudo mais recente, publicado em 24 de julho na revista Molecular Biology and Evolution, Jagannathan e Yamashita descobriram outro papel para o DNA de satélite: conduzir a especiação. A equipe estava investigando a fertilidade na espécie de mosca-das-frutas Drosophila melanogaster. Quando os pesquisadores deletaram um gene que codifica uma proteína chamada prod, que se liga ao DNA satélite para formar cromocentros, os cromossomos das moscas se espalharam para fora do núcleo. Sem a capacidade de organizar corretamente os cromossomos, as moscas morreram.
Isso foi fascinante, disse Jagannathan, porque a proteína deletada é exclusiva de D. melanogaster. Isso significa que essas sequências de DNA de satélite de evolução rápida também devem ter proteínas de evolução rápida que se ligam a elas.
Para testar essa ideia, Jagannathan cruzou fêmeas de D. melanogaster com machos de uma espécie diferente, Drosophila simulans. Como esperado, os híbridos não viveram muito. Quando os pesquisadores examinaram as células das moscas, eles viram núcleos deformados com DNA espalhado por todas as células, assim como viram quando excluíram a proteína prod em experimentos anteriores.
Então, por que isso significa que o DNA do satélite pode conduzir a especiação? A equipe suspeita que, se o DNA do satélite evoluir rapidamente e duas criaturas fizerem diferentes proteínas de ligação ao DNA do satélite, elas não produzirão descendentes saudáveis. Como as proteínas de ligação ao cromocentro e os segmentos de DNA satélite evoluem de maneira diferente em populações ou espécies separadas, essa incompatibilidade pode surgir rapidamente.
Para testar essa hipótese, eles transformaram genes de ligação ao DNA de satélite que levaram à incompatibilidade em ambos os pais. Quando eles reescreveram os genomas das moscas para serem compatíveis, eles produziram híbridos saudáveis.
Essas divergências de DNA de satélite podem ser um grande fator na evolução de novas espécies, suspeita Jagannathan. Ele espera que novas pesquisas possam testar seu modelo de incompatibilidade de híbridos com outras espécies. Em última análise, essa pesquisa pode levar a uma forma de os cientistas resgatarem híbridos “condenados”, ou híbridos que não sobrevivem muito depois do nascimento. Isso poderia abrir caminho para o uso da hibridização como método para resgatar espécies criticamente ameaçadas de extinção, como o rinoceronte branco do norte, do qual apenas duas fêmeas sobrevivem.
Em última análise, a nova pesquisa confirmou o palpite de Jagannathan de que o DNA do satélite tinha um propósito.
“Achei que não havia como a evolução ser tão perdulária”, disse Jagannathan.
Publicado em 09/09/2021 08h54
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