Estudo genômico da evolução adaptativa

As várias análises que vêm sendo desenvolvidas no campo da genômica de populações, ciência que realiza comparações em larga escala de sequências de DNA desses grupos, têm sido fundamentais para o conhecimento dos processos evolutivos em diferentes espécies. Esse ramo científico está associado à genética de populações, que é o estudo da distribuição das freqüências alélicas e modificações sob a influência dos processos evolutivos, que são a seleção natural, a deriva genética, a mutação e o fluxo gênico. Leva-se em consideração também a subdivisão da população e a sua estrutura no espaço, tentando explicar alguns fenômenos como a adaptação e a especiação.

Em um estudo publicado na edição do dia 26 de fevereiro do periódico PLoS Genetics, são mostrados os resultados de uma pesquisa que envolveu populações de peixes da espécie Gasterosteus aculeatus coletadas de três lagos de água doce do Alasca (Bear Paw, Boot e Mud) e de duas populações de água salgada (lagos Rabbit Slough e Resurrection Bay).

Por meio dessas amostras populacionais, os pesquisadores realizaram o sequenciamento do genoma de diversos nucleotídeos e a diferenciação entre as populações naturais desses peixes. Utilizando o método conhecido por Restriction-site Associated DNA (RAD), os cientistas identificaram e classificaram cerca de 45.000 polimorfismos de nucleotídeo único (SNP) de 100 animais de uma mesma população.

A técnica foi desenvolvida pelos pesquisadores William A. Cresko (professor de biologia e membro do Centro de Ecologia e Biologia Evolucionária da Universidade de Oregon, EUA e Eric A. Johnson (professor de bacteriologia da Universidade de Winscosin, EUA). Posteriormente, eles aliaram essa técnica à ferramentas de análise genômica do seqüenciador Illumina GA2, o que possibilitou o desenvolvimento de RAD tag, possibilitando a visualização de todo o genoma.

Com base em informações sobre a diversidade genética e a diferenciação entre as populações, fica clara a possibilidade de ocorrer a panmixia, ou seja, acasalamentos ao acaso. Uma população panmítica é aquela onde todos os indivíduos são potencialmente parceiros, isso quer dizer que não há nenhuma limitação de acasalamento, nem genética ou comportamental, sobre a população, e que, portanto, toda a recombinação é possível.

Particularmente nesse estudo, isso significa que as populações oceânicas têm originado aquelas que vivem em água doce e que são fenotipicamente diferentes. As análises mostraram que as regiões genômicas com sinais de equilíbrio e seleção divergente são consistentes em diversas populações. Isso indica que a evolução fenotípica paralela nesses peixes pode ocorrer em grande escala genômica. Utilizando mapas de cruzamentos, algumas dessas regiões foram co-localizadas com loco de característica quantitativa (QTL do inglês quantitative trait locus) previamente identificados para variações fenotípicas. Foram identificadas também regiões com diferenciações entre as populações.

Os dados obtidos mostram a presença de diversos genes que ainda podem evoluir fenotipicamente, o que possibilitará novas análises genéticas tanto nessas espécies quanto em outras. Esse estudo trás pela primeira vez a representação digitalizada do genoma de SNP de alta densidade, da diversidade genética e da diferenciação da população desses peixes na natureza. Essas análises confirmam o significado adaptativo da identificação prévia das regiões genômicas deixando clara a evolução particular e a história geográfica de cada região nas populações selvagens. Além disso, proporciona a descoberta de novas regiões do genoma e de genes de função evolutiva.

12/03/2010

Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG