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quarta-feira, 24 de abril de 2013

Pesquisadores identificam ancestral dos vertebrados de quatro patas

Peixe pulmonado africano é agora considerado o parente mais próximo dos tetrápodes, classe de vertebrados terrestres com quatro membros 

RODRIGO DE OLIVEIRA ANDRADE | Edição Online 15:07 18 de abril de 2013
© MATHAE/WIKIMEDIA
Protopterus annectens é uma espécie africana bastante primitiva de peixe pulmonado com nadadeiras lobadas
Protopterus annectens é uma espécie africana bastante primitiva de peixe pulmonado com nadadeiras com ossos

A transição dos vertebrados da água para a terra constitui um dos principais capítulos de nossa história evolutiva. Agora, a partir do sequenciamento do genoma do celacanto – espécie de peixe africano –, uma rede interdisciplinar de pesquisadores internacionais verificou a existência de novas evidências de que outra espécie africana bastante primitiva de peixe pulmonado com nadadeiras lobadas, conhecida como Protopterus annectens, pode ser, do ponto de vista evolutivo, o parente mais próximo dos tetrápodes, classe de vertebrados terrestres com quatro membros, no qual estão inclusos animais como ratos, cachorros e também o ser humano.
Até então se acreditava que o celacanto poderia igualmente ser um provável candidato a ancestral dos tetrápodes. Isso porque, assim como os peixes pulmonados, o celacanto também possui nadadeiras lobadas, isto é, nadadeiras com ossos que, nos animais de quatro patas, correspondem aos ossos dos braços e pernas. No estudo, que é capa da edição desta semana da revista Nature, os pesquisadores sequenciaram o material genético do celacanto – composto por aproximadamente três bilhões de “letras químicas” e de tamanho semelhante ao do genoma humano – e compararam alguns trechos com o material genético do P. annectens e de outras 20 espécies de vertebrados.

Além de concluir que os tetrápodes estão mais próximos evolutivamente dos peixes pulmonados do que dos celacantos, o grupo de pesquisadores confirmou algo de que já suspeitava: que os genes dos celacantos estão evoluindo mais lentamente em comparação com outros organismos vivos. “Essa é uma das razões pelas quais essa espécie de peixe se assemelha morfologicamente aos esqueletos fossilizados de seus ancestrais de mais de 300 milhões de anos”, comentou o biólogo brasileiro Igor Schneider, da Universidade Federal do Pará e um dos pesquisadores envolvidos no estudo.

A hipótese para essa lentidão nos índices de evolução dos genes é que os celacantos não enfrentaram condições ambientais que favorecessem o acúmulo de alterações genéticas. Eles continuam vivendo primariamente na costa leste da África e, pelo fato de se parecerem muito com os fósseis de milhões de anos atrás, são considerados pelos biólogos como “fósseis vivos”.

Contudo, apesar de as evidências sugerirem que os peixes pulmonados estão evolutivamente mais próximos dos tetrápodes, estudos filogenéticos envolvendo os celacantos continuam sendo fundamentais para a compreensão de como os vertebrados conseguiram migrar da água para a terra. Isso porque os peixes pulmonados ainda não têm seu genoma sequenciado – estima-se que tais peixes tenham um genoma de aproximadamente 100 bilhões de “letras”.
© BROKENSPHERE/WIKIMEDIA
O DNA do peixe Latimeria chalumnae foi estudado pelos pesquisadores no Brasil
O genoma do peixe Latimeria chalumnae (celacanto) foi sequenciado e estudado pelos pesquisadores no Brasil

Schneider e seu grupo de pesquisadores são responsáveis por parte dos experimentos que compõem o estudo. No Brasil, eles identificaram a partir de amostras do código genético do Latimeria chalumnae, espécie de celacanto analisada, trechos do DNA do peixe responsáveis pela ativação de genes que codificam proteínas relacionadas ao desenvolvimento de membros. “Como se fossem interruptores gênicos”, explica o biólogo.
Em seguida, eles inseriram trechos desses interruptores em embriões de camundongos transgênicos. Ao fazerem isso, verificaram que, mesmo sendo duas espécies separadas por milhões de anos de evolução, os genes responsáveis pelo desenvolvimento de membros nos celacantos ativaram os mesmos mecanismos para o surgimento de membros nos camundongos. “Isso significa que os genes associados ao desenvolvimento de membros já existiam no material genético dessa espécie primitiva de peixes há mais de 300 milhões de anos”, ressalta Schneider.

Assim, o celacanto continua a fornecer uma oportunidade única para identificar mudanças genômicas associadas à adaptação bem-sucedida dos vertebrados tetrápodes ao meio ambiente terrestre. Para entender melhor como se deu essa adaptação, os pesquisadores analisaram o genoma do peixe a fim de identificar genes que ao longo de mais de 400 milhões de anos foram sendo eliminados, já que não eram mais necessários, dadas as condições de vida em terra.

Ao menos 50 genes foram eliminados durante o surgimento dos tetrápodes. Ainda, a substituição desses genes por outros elementos regulatórios no decorrer dessa transição permitiu a esses animais desenvolverem novas habilidades que os ajudaram a melhor se adaptar a esse novo ambiente, como, por exemplo, percepção de cheiro e odores transportados pelo ar, mudanças no sistema imunológico, além de regiões genéticas que podem ter sido evolutivamente recrutadas para o desenvolvimento de membros como dedos e polegares.

De acordo com os pesquisadores, estudos mais detalhados sobre essas mudanças entre celacantos e tetrápodes podem ajudar a compreender melhor como organismos complexos, a exemplo dos vertebrados, podem se adaptar a novos ambientes.

Artigo científico

AMEMIYA, CT et al. “The African coelacanth genome provides insights into tetrapod evolution”. Nature. v. 496. p. 311-316. 18 abr. 2013.

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