Podemos ter nos separado de nossos primos primatas há milhões de anos, mas um novo estudo mostra como os seres humanos continuam evoluindo de maneiras que nunca imaginamos.
Pesquisadores do Centro de Pesquisa em Ciências Biomédicas “Alexander Fleming” (BSRC Flemming) na Grécia e Trinity College Dublin, na Irlanda, identificaram 155 genes em nosso genoma que emergiram de pequenas seções não codificantes do DNA. Muitos parecem desempenhar um papel crítico em nossa biologia, revelando como genes completamente novos podem evoluir rapidamente para se tornarem essenciais.
Novos genes normalmente surgem por meio de mecanismos bem conhecidos, como eventos de duplicação, onde nosso maquinário genético acidentalmente produz cópias de genes pré-existentes que podem acabar se adequando a novas funções ao longo do tempo.
Mas os 155 microgenes identificados neste estudo parecem ter surgido do zero, em trechos de DNA que não continham anteriormente as instruções que nossos corpos usam para construir moléculas.
Como as proteínas que esses novos genes devem codificar seriam incrivelmente pequenas, essas sequências de DNA são difíceis de encontrar e estudar e, portanto, são frequentemente negligenciadas na pesquisa.
“Este projeto começou em 2017 porque eu estava interessado em uma nova evolução genética e em descobrir como esses genes se originam”, diz o geneticista evolutivo Nikolaos Vakirlis, do BSRC Flemming na Grécia.
“Ele ficou parado por alguns anos, até que outro estudo foi publicado com alguns dados muito interessantes, permitindo-nos começar este trabalho.”
Esse outro estudo, publicado em 2020 por uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia em São Francisco, catalogou uma pilha de microproteínas que são produzidas por regiões não codificantes, uma vez descritas como ‘DNA lixo’.
A equipe por trás deste novo estudo criou posteriormente uma árvore ancestral genética para comparar as minúsculas sequências encontradas em nossos genomas com as de 99 outras espécies de vertebrados, rastreando a evolução dos genes ao longo do tempo.
Alguns dos novos ‘microgenes’ identificados neste novo estudo podem ser rastreados desde os primeiros dias dos mamíferos, enquanto outros são adições mais recentes. Dois dos genes identificados pelo estudo parecem ter surgido desde a divisão humano-chimpanzé, descobriram os pesquisadores.
“Procuramos identificar e examinar casos na linhagem humana de pequenas proteínas que evoluíram a partir de sequências previamente não codificantes e adquiriram função imediatamente ou logo depois”, escreve a equipe em seu artigo publicado.
“Isso é duplamente importante: para nossa compreensão do fenômeno intrigante e ainda amplamente misterioso do nascimento do gene de novo, mas também para nossa apreciação do potencial funcional total do genoma humano”.
Já se sabe que as microproteínas têm uma gama diversificada de funções, desde ajudar a regular a expressão de outros genes até unir forças com proteínas maiores, incluindo nossas membranas celulares. No entanto, enquanto algumas microproteínas realizam tarefas biológicas vitais, outras são totalmente inúteis.
“Quando você começa a entender esses pequenos tamanhos de DNA, eles estão realmente no limite do que é interpretável a partir de uma sequência do genoma e estão naquela zona onde é difícil saber se é biologicamente significativo”, explica o Trinity College. Aoife McLysaght, geneticista de Dublin.
Um gene com um papel na construção do nosso tecido cardíaco surgiu quando um ancestral comum aos humanos e aos chimpanzés se ramificou da ancestralidade do gorila. Se de fato esse microgene surgiu nos últimos milhões de anos, é uma evidência impressionante de que essas partes em evolução de nosso DNA podem rapidamente se tornar essenciais para o corpo.
Os pesquisadores então investigaram as funções das sequências deletando genes, um por um, em células cultivadas em laboratório. Quarenta e quatro das culturas de células mostraram defeitos de crescimento, confirmando que as seções de DNA que agora faltam desempenham papéis críticos em nos manter funcionando.
Em outras análises comparativas, os pesquisadores também identificaram em três dos novos genes conhecidas variantes associadas à doença. A presença dessas mutações casuais em uma única posição de base no DNA pode sugerir alguma conexão com distrofia muscular, retinite pigmentosa e síndrome de Alazami, mas mais pesquisas serão necessárias para esclarecer essas relações.
À luz da tecnologia e da medicina modernas, pode ser um desafio avaliar a escala das mudanças biológicas que os humanos experimentaram como espécie nas mãos da seleção natural. Mas nosso condicionamento físico foi moldado consideravelmente por pressões de dieta e doenças ao longo dos milênios e, sem dúvida, continuará a se adaptar mesmo em um mundo tecnologicamente avançado.
Exatamente como a criação espontânea de novos genes dentro da região não codificante acontece ainda não está claro, mas com nossa recém-descoberta capacidade de rastrear esses genes, podemos estar mais perto de descobrir.
“Se estivermos certos no que pensamos ter aqui, há muito mais material funcionalmente relevante escondido no genoma humano”, diz McLysaght.
Publicado em 27/12/2022 23h28
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