BERNARD SPRAGG. NZ / FLICKR
Este conjunto extra de genes, nunca encontrado em um vertebrado antes, pode ajudar o réptil a tolerar o frio
O tuatara parecido com um lagarto já era estranho. Seus superpoderes incluem uma longevidade de um século, resistência a muitas doenças e uma tolerância única (para um réptil) ao frio. Agora, ao que parece, uma parte do livro de instruções genéticas do animal é tão estranha quanto sua história de vida – e pode ajudar a explicar sua capacidade de resistir a temperaturas extremas.
Tuatara tem duas cópias distintas do manual de instruções genéticas para fazer mitocôndrias, relatam os pesquisadores em 29 de janeiro na Communications Biology.
“É a primeira evidência de uma cópia adicional completa do genoma mitocondrial em um vertebrado”, disse Chris Schneider, herpetologista da Universidade de Boston não envolvido no estudo. Outros vertebrados possuem apenas uma cópia de um genoma mitocondrial. Os mexilhões são o único outro animal que já teve dois.
As mitocôndrias são minúsculas fábricas de energia e seu material genético geralmente é importante para construir as estruturas e mantê-las funcionando. Estudos recentes mostram que o DNA mitocondrial desempenha papéis importantes no envelhecimento e em vários cânceres humanos, bem como em doenças metabólicas, musculares e neurogenerativas. Estudar os genomas mitocondriais de outros animais pode oferecer pistas sobre o funcionamento interno das doenças humanas, dizem os pesquisadores.
“O genoma mitocondrial é muito mais importante do que as pessoas imaginam, devido à sua associação com envelhecimento e doença”, diz Robert Macey, genomicista do Peralta Genomics Institute em Oakland, Califórnia. “Como isso funciona em um animal que envelhece lentamente em um ambiente frio ambiente pode nos dizer algo significativo sobre como funcionam as mitocôndrias.”
Os esforços para decodificar a composição genética do tuatara começaram em 2012, com o lançamento do Projeto Genoma Tuatara liderado por Neil Gemmell, biólogo evolucionista da Universidade de Otago em Dunedin, Nova Zelândia. Depois de obter a bênção do povo Maori para amostrar o sangue do réptil (tuatara são um taonga (tesouro especial) para os Maori), a equipe descobriu que seu genoma era 50 por cento maior do que o genoma humano.
Essa descoberta levou a uma exploração mais profunda da parte mitocondrial do genoma. A maioria das técnicas que decifram, ou sequenciam, o DNA o corta em pequenos pedaços, “lê” e depois remonta os pedaços. Isso fornece uma visão de alta resolução das peças individuais do quebra-cabeça. Pilotar uma nova técnica que lê longos segmentos de DNA, o laboratório de Macey sequenciou o genoma mitocondrial do tuatara de uma só vez, mostrando sua estrutura geral. A técnica, chamada de sequenciamento de leitura longa, “é sem dúvida o futuro do sequenciamento de genes, em que podemos sequenciar moléculas inteiras de uma vez!” Macey diz.
Dan Mulcahy, biólogo molecular da Smithsonian?s Global Genome Initiative em Washington, D.C., e Macey estavam refletindo sobre os dados quando Mulcahy se lembra de ter dito: “Acho que pode haver dois genomas-mt!”
A revelação veio comparando as peças cortadas do quebra-cabeça e a estrutura geral, e percebendo que seções da mesma parte do DNA mitocondrial tinham diferenças marcantes em suas sequências de genes – como a forma como as notas da música podem ser arranjadas de forma diferente por dois compositores diferentes . A variação ergueu as sobrancelhas; O DNA mitocondrial normalmente é herdado apenas do óvulo da mãe, então os cientistas esperavam ver uma única cópia do genoma mitocondrial, não duas cópias como eles veriam no DNA nuclear, que é herdado da mãe e do pai.
Juntos, os cientistas montaram meticulosamente dois genomas mitocondriais totalmente funcionais. Eles descobriram que os genomas diferiam em impressionantes 10,4%. Em comparação, os genomas mitocondriais humanos e de chimpanzés diferem em 8,9 por cento. “O arranjo de genes do tuatara é diferente de qualquer outro vertebrado”, diz Mulcahy.
Quando Laura Urban, genomicista da Universidade de Otago, analisou quais conjuntos de genes diferiam entre os dois genomas, ela notou mudanças em alguns relacionados ao metabolismo. O metabolismo celular de um animal se ajusta para ajudá-lo a lidar com os extremos ambientais. O duplo genoma mitocondrial pode dar aos tuatara flexibilidade em como seu metabolismo responde a temperaturas extremas, dizem os cientistas.
“O tuatara tem o genoma mitocondrial mais complicado que já vi”, diz Macey. Encontrar a base genética para os feitos metabólicos do animal poderia esclarecer a função do genoma mitocondrial, ajudando a encontrar tratamentos para doenças metabólicas humanas.
Publicado em 31/01/2021 22h24
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