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Esta samambaia despretensiosa tem o maior genoma conhecido – e ninguém sabe por quê

Os cientistas esperam que o estudo dele e de outros genomas gigantes esclareça a resiliência das espécies

• 31 de maio de 2024
• 11h00 horário do leste dos EUA
• Por Ashley Stimpson 

 

 

O genoma humano é composto por 3 bilhões de pares de bases de DNA. Mas isso não é nada comparado com a samambaia forquilha da Nova Caledônia ( Tmesipteris oblanceolate ), uma planta frondosa e com gavinhas, nativa de várias ilhas do Pacífico. Seu genoma contém surpreendentes 160 bilhões de pares de bases , tornando-o o maior genoma já descoberto, relatam pesquisadores hoje na iScience . A descoberta pode ajudar os cientistas a compreender como é que os genomas crescem tanto e como estes enormes conjuntos de genes afectam a adaptabilidade e a sobrevivência das espécies.

É uma descoberta interessante, mas não totalmente inesperada, observa Kenneth Birnbaum, biólogo do desenvolvimento do Centro de Genômica e Biologia de Sistemas da Universidade de Nova York, que não fez parte da equipe de pesquisa. “As samambaias são conhecidas por isso. … Estes são acumuladores de cromossomos clássicos.”

O DNA é composto de pares de bases, duas moléculas conectadas por ligações de hidrogênio. O menor genoma descoberto até agora pertence ao parasita de mamíferos Encephalitozoon intestinalis , com insignificantes 2,25 milhões de pares de bases.

Os genomas das plantas tendem a ser mais robustos, e os cientistas sabem que as plantas com genomas relativamente grandes tendem a ter uma vida mais longa, uma reprodução mais lenta e mais vulneráveis ​​ao stress ambiental. Mas não existe uma relação clara entre o tamanho do genoma de um organismo e a sua complexidade física ou fisiológica, observa Rose Marks, investigadora de pós-doutoramento na Michigan State University que estuda genômica vegetal e não fez parte da equipa de investigação. “O tamanho do genoma não se correlaciona estreitamente com a complexidade anatômica ou do organismo”, diz ela. “É algo que ainda não temos controle.”

Entra Jaume Pellicer, principal autor do estudo e botânico do Instituto Botânico de Barcelona. Ele e seus colegas não queriam entrar no livro dos recordes. Em vez disso, eles estavam investigando qual o papel que as sequências repetitivas de DNA desempenhavam na evolução de plantas com genomas excepcionalmente grandes.

Sabendo que as samambaias muitas vezes têm trechos notavelmente longos de DNA repetitivo, a equipe recorreu à samambaia para análise. A planta não se destaca nas florestas tropicais das poucas ilhas do Pacífico, incluindo Nova Zelândia e Nova Caledônia, onde é encontrada, observa Pellicer. “Não é uma planta com flores, por isso não chama muita atenção. Acho que a beleza está por dentro.”

Os pesquisadores usaram a citometria de fluxo, uma técnica baseada em laser que analisa as características das células, para contabilizar os impressionantes 160 bilhões de pares de bases da samambaia. Isso representa 11 bilhões a mais do que a anterior detentora do recorde do genoma, uma planta japonesa chamada Paris japonica . Mas “a questão de um milhão de dólares”, diz Pellicer, é por que a samambaia possui um genoma tão grande.

Existem duas maneiras principais pelas quais as plantas adquirem genomas extragrandes . Uma delas é a cópia em massa do genoma dentro do núcleo, conhecida como poliploidia. A outra é ter um bando de sequências de DNA repetitivas e não codificantes. “Costumávamos chamar [essas sequências] de DNA lixo”, diz Pellicer. Mas agora os investigadores “sabem que têm a capacidade de se inserirem em genes próximos e fornecer-lhes novas funções ou silenciá-los”.

No entanto, “é difícil imaginar”, diz Birnbaum, que a produção de grandes quantidades de DNA não-codificante confira “algum tipo de vantagem seletiva [à samambaia]. É um fardo incrível produzir DNA para cada célula e depois empacotá-lo e protegê-lo.”

Mesmo enquanto os pesquisadores continuam a ponderar por que a samambaia tem um genoma tão vasto, eles duvidam que encontrarão muitos organismos eucarióticos com genomas substancialmente maiores. “Temos uma boa compreensão dos genomas das famílias [de organismos]”, diz Pellicer, e a samambaia provavelmente está perto do limite superior. “Se não estivermos no limite superior da escala”, diz ele, “estamos perto disso”.