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segunda-feira, 3 de outubro de 2022

6 DE SETEMBRO DE 2022

Evidências dentárias desafiam o tempo de origem dos mamíferos

Uma nova pesquisa publicada no Journal of Anatomy usou evidências dentárias para desafiar o tempo de origem dos mamíferos.

O estudo, uma colaboração internacional liderada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) em Porto Alegre, e que incluiu pesquisadores do King's College London e do Museu de História Natural, examinou os maxilares inferiores em fósseis de Brasilodon quadrangularis, um animal datado de ter vivido 225 milhões de anos atrás. A análise dos diferentes estágios de crescimento que mostram o desenvolvimento dos dentes em cada um dos fósseis forneceu evidências de que estes eram restos de um mamífero .

Anteriormente, o registro mais antigo aceito em tempo geológico de mamíferos é de 205 milhões de anos atrás. Esta nova pesquisa sugere uma origem muito anterior dos mamíferos em 20 milhões de anos.

“A evidência de como a dentição foi construída ao longo do tempo de desenvolvimento é crucial e definitiva para mostrar que os Brasilodons eram mamíferos . do que anteriormente conhecido", diz Moya Meredith Smith, autora colaboradora e Professora Emérita de Evolução e Desenvolvimento de Anatomia Dentoesquelética no King's College London.

As glândulas de mamíferos, que produzem leite e alimentam os filhotes de mamíferos hoje, não foram preservadas em nenhum fóssil encontrado até hoje. Portanto, os cientistas tiveram que confiar em 'tecidos duros', ossos mineralizados e dentes que se fossilizam para obter pistas alternativas.

Examinando as dentições encontradas nos fósseis de Brasilodon quadrangularis do sul do Brasil, e datadas de cerca de 225 milhões de anos atrás (Triássico Superior/Norian), a equipe de pesquisa descobriu evidências de apenas um conjunto de dentes substitutos. Esta é uma característica fundamental dos mamíferos conhecida como difiodontia. O primeiro conjunto começa a se desenvolver durante o estágio embrionário e um segundo e último conjunto de dentes se desenvolve quando o animal nasce. Em contraste, as dentições reptilianas são diferentes, especialmente porque a substituição é "muitos por um" (polifiodontia), em que cada local do dente tem regeneração dentária muitas vezes ao longo da vida de um réptil para substituir os danificados.

Difiodontia é um fenômeno complexo e único que, com a substituição do dente, também envolve mudanças profundas e controladas pelo tempo na anatomia do crânio, por exemplo, o fechamento do palato secundário (o céu da boca) que permite que o jovem mame, enquanto respirando ao mesmo tempo.

"Esta pesquisa é uma colaboração entre cientistas brasileiros e britânicos, que reuniram seus conhecimentos sobre o desenvolvimento do crânio, anatomia dental, fisiologia e histologia para interpretar os fósseis juvenis e adultos da espécie extinta Brasilodon quadragularis", diz a Dra. Martha Richter, Scientific Associate no Museu de História Natural e autor sênior do jornal.

Brasilodon existiu ao mesmo tempo que os mais antigos dinossauros conhecidos e provavelmente viveu em tocas como os musaranhos de hoje. A nova pesquisa recua a origem da difiodonte no Brasilodon e, portanto, também nos mamíferos, com características biológicas relacionadas em 20 milhões de anos e ilumina o debate sobre o surgimento dos mamíferos no tempo profundo.

Explorar mais

Uma pequena mandíbula da Groenlândia lança luz sobre a origem de dentes complexos

Mais informações: Sergio F. Cabreira et al, Diphyodont toothsubstitution of Brasilodon —A Late Triassic eucinodonte que desafia o tempo de origem dos mamíferos, Journal of Anatomy (2022). DOI: 10.1111/joa.13756

27 DE SETEMBRO DE 2022

Pesquisadores reconstroem o genoma do ancestral comum de todos os mamíferos

por Andy Fell, UC Davis

Revelando o genoma do ancestral comum de todos os mamíferos — Uma equipe internacional reconstruiu a organização do genoma do ancestral comum mais antigo de todos os mamíferos. O genoma ancestral reconstruído pode ajudar na compreensão da evolução dos mamíferos e na conservação dos animais modernos. O ancestral mamífero mais antigo provavelmente se parecia com esse animal fóssil, Morganucodon, que viveu cerca de 200 milhões de anos atrás. Crédito: Wikipedia pelo usuário Funkmonk, licença Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Todo mamífero moderno, de um ornitorrinco a uma baleia azul, descende de um ancestral comum que viveu há cerca de 180 milhões de anos. Não sabemos muito sobre esse animal, mas a organização de seu genoma já foi reconstruída computacionalmente por uma equipe internacional de pesquisadores. O trabalho foi publicado em 30 de setembro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Nossos resultados têm implicações importantes para entender a evolução dos mamíferos e para os esforços de conservação", disse Harris Lewin, distinto professor de evolução e ecologia da Universidade da Califórnia, Davis, e autor sênior do artigo.

Os pesquisadores se basearam em sequências genômicas de alta qualidade de 32 espécies vivas, representando 23 das 26 ordens conhecidas de mamíferos. Eles incluíam humanos e chimpanzés, vombates e coelhos, peixes-boi, gado doméstico, rinocerontes, morcegos e pangolins. A análise também incluiu os genomas de galinha e jacaré chinês como grupos de comparação. Alguns desses genomas estão sendo produzidos como parte do Projeto BioGenoma da Terra e outros esforços de sequenciamento do genoma da biodiversidade em larga escala. Lewin preside o Grupo de Trabalho para o Projeto BioGenoma da Terra.

A reconstrução mostra que o ancestral mamífero tinha 19 cromossomos autossômicos , que controlam a herança de características de um organismo fora daquelas controladas por cromossomos ligados ao sexo (estes são pareados na maioria das células, totalizando 38), além de dois cromossomos sexuais, disse Joana. Damas, primeiro autor do estudo e pesquisador de pós-doutorado no UC Davis Genome Center. A equipe identificou 1.215 blocos de genes que ocorrem consistentemente no mesmo cromossomo na mesma ordem em todos os 32 genomas. Esses blocos de construção de todos os genomas de mamíferos contêm genes que são críticos para o desenvolvimento de um embrião normal, disse Damas.

Cromossomos estáveis por mais de 300 milhões de anos

Os pesquisadores encontraram nove cromossomos inteiros ou fragmentos de cromossomos no ancestral mamífero, cuja ordem dos genes é a mesma nos cromossomos das aves modernas.

"Esta descoberta notável mostra a estabilidade evolutiva da ordem e orientação dos genes nos cromossomos ao longo de um período evolutivo estendido de mais de 320 milhões de anos", disse Lewin.

Em contraste, as regiões entre esses blocos conservados continham sequências mais repetitivas e eram mais propensas a quebras, rearranjos e duplicações de sequências, que são os principais impulsionadores da evolução do genoma.

"As reconstruções do genoma ancestral são críticas para interpretar onde e por que as pressões seletivas variam entre os genomas. Este estudo estabelece uma relação clara entre a arquitetura da cromatina, a regulação do gene e a conservação da ligação", disse o professor William Murphy, da Texas A&M University, que não foi autor do estudo. papel. “Isso fornece a base para avaliar o papel da seleção natural na evolução cromossômica em toda a árvore da vida dos mamíferos”.

Os pesquisadores foram capazes de seguir os cromossomos ancestrais no tempo a partir do ancestral comum . Eles descobriram que a taxa de rearranjo cromossômico diferia entre as linhagens de mamíferos. Por exemplo, na linhagem de ruminantes (levando ao gado moderno, ovelhas e veados) houve uma aceleração no rearranjo há 66 milhões de anos, quando um impacto de asteróide matou os dinossauros e levou ao surgimento dos mamíferos.

Os resultados ajudarão a entender a genética por trás das adaptações que permitiram que os mamíferos florescessem em um planeta em mudança nos últimos 180 milhões de anos, disseram os autores.

Explorar mais

Sequenciamento coloca cromossomos carnívoros em contexto

Mais informações: Joana Damas et al, Evolução do cariótipo ancestral dos mamíferos e regiões sinténicas, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2209139119

Informações do jornal: Proceedings of the National Academy of Sciences

domingo, 18 de outubro de 2015

[PaleoMammalogy • 2015]

Spinolestes xenarthrosus

A Cretaceous Eutriconodont and Integument Evolution in Early Mammals

Spinolestes xenarthrosus

Martin, Marugán-Lobón, Vullo, Martín-Abad, Luo & Buscalioni, 2015
doi: 10.1038/nature14905
life reconstruction in its natural environment of the Las Hoyas wetland.

Illustration: Oscar Sanisidro

The Mesozoic era (252–66 million years ago), known as the domain of dinosaurs, witnessed a remarkable ecomorphological diversity of early mammals. The key mammalian characteristics originated during this period and were prerequisite for their evolutionary success after extinction of the non-avian dinosaurs 66 million years ago. Many ecomorphotypes familiar to modern mammal fauna evolved independently early in mammalian evolutionary history.

Here we report a 125-million-year-old eutriconodontan mammal from Spain with extraordinary preservation of skin and pelage that extends the record of key mammalian integumentary features into the Mesozoic era. The new mammalian specimen exhibits such typical mammalian features as pelage, mane, pinna, and a variety of skin structures: keratinous dermal scutes, protospines composed of hair-like tubules, and compound follicles with primary and secondary hairs. The skin structures of this new Mesozoic mammal encompass the same combination of integumentary features as those evolved independently in other crown Mammalia, with similarly broad structural variations as in extant mammals. Soft tissues in the thorax and abdomen (alveolar lungs and liver) suggest the presence of a muscular diaphragm. The eutriconodont has molariform tooth replacement, ossified Meckel’s cartilage of the middle ear, and specialized xenarthrous articulations of posterior dorsal vertebrae, convergent with extant xenarthran mammals, which strengthened the vertebral column for locomotion.

Class Mammalia

Order Eutriconodonta

Family Gobiconodontidae

Spinolestes xenarthrosus gen. et sp. nov.

Etymology. Spinosus (Latin), in reference to the spiny integument; λέστης (Greek) or lestes (Latin spelling), meaning robber and a common term in taxonomic names of mammals. The specific name xenarthrosus refers to the special additional (ξένος, (Greek) strange) articulation facets (ἄρϑρον, (Greek) articulation) of the dorsal vertebrae.

Locality and horizon. Las Hoyas Quarry, Calizas de la Huérgina Formation, southwestern Iberian Basin (Cuenca, Spain). Las Hoyas is latest Barremian (125–127 Ma) in age, on the basis of charophytes and ostracodes17. The Las Hoyas Konservat-Lagerstätte occurs in finely laminated limestones deriving from a freshwater wetland. Fossils are usually preserved fully articulated, including soft tissues such as mineralized muscle and skin. Potential mechanisms for exquisite preservation are microbial mats, anoxia, and rapid burial by sediments18.

Thomas Martin, Jesús Marugán-Lobón, Romain Vullo, Hugo Martín-Abad, Zhe-Xi Luo and Angela D. Buscalioni. 2015. A Cretaceous Eutriconodont and Integument Evolution in Early Mammals.
Nature. 526, 380–384. doi: 10.1038/nature14905

125-million-year-old mammal fossil preserved with hair, spines and even a fungal infection http://t.co/lr0RfD3h8o via @ScienceLife

http://news.sciencemag.org/archaeology/2015/10/breathtaking-fossil-tiny-mammal-preserves-fur-and-internal-organs

http://news.discovery.com/animals/earliest-mammal-flesh-and-fur-dates-to-dino-era-151014.htm

quinta-feira, 27 de agosto de 2015

Teoria em construção

Modelo explica como seleção natural atua para criar conjuntos de características que variam em uníssono

MARIA GUIMARÃES | ED. 230 | ABRIL 2015

Quando uma notícia de jornal traz a ilustração de um dinossauro recém-descoberto, talvez caçando em meio a uma floresta pré-histórica, é difícil acreditar que o ponto de partida para reconstruir o animal tenha sido um único dente. Mas é o que muitas vezes acontece. Isso é possível, em parte, porque as proporções entre as diferentes partes do corpo se mantêm bastante fixas nos mais diferentes organismos como resultado de uma ação em concerto de certas características. “A evolução brinca com tijolos e vai remodelando a construção dos seres, como se fosse um Lego da vida”, compara o biólogo Gabriel Marroig, do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP).

Seu grupo, do Laboratório de Evolução de Mamíferos, está esmiuçando como esse jogo acontece por meio de estudos sobre como esses blocos podem ser transmitidos de uma geração para outra em diferentes espécies de animais. Mas o avanço mais recente, que de certo modo serve de fundamento para os demais projetos, não se concentrou em espécies reais: foi obtido a partir de simulações teóricas em computador. Os resultados do mestrado do biólogo Diogo Melo mostram que, para que surjam esses tijolos evolutivos que agrupam feições, é necessário um empurrãozinho da seleção natural – que os evolucionistas chamam de seleção direcional, segundo mostra artigo publicado em janeiro na revista PNAS.

Marroig dá como exemplo a relação estável de tamanho e forma que existe entre a mandíbula e a maxila, respectivamente os ossos que servem de suporte para os dentes inferiores e superiores da maioria dos mamíferos. Esses ossos precisam ser proporcionais para permitir que o animal obtenha e mastigue os alimentos de modo eficiente. Como a função – no caso, comer – é essencial para a sobrevivência do organismo, variações no tamanho de uma parte necessariamente provocam mudanças na outra. Mandíbula e maxila formam, então, um bloco de construção. “A não ser que de repente começasse a chover papinha de bebê”, imagina o pesquisador. “Nesse caso poderia ser melhor o animal ter a mandíbula maior do que a maxila para, sem esforço, recolher o alimento que cai do céu.” Retomando a analogia do Lego, a evolução precisaria criar novos blocos, em vez de remanejar os que existem.

Apesar de fantasioso, o exemplo se assemelha à realidade. Assim como a forma das peças de Lego mudam pouco, a estrutura do crânio de mamíferos é extremamente estável. O trabalho da dupla mostra que, quando há uma pressão seletiva forte – como a mudança no tipo de alimento disponível e na forma de obtê-lo –, o módulo se rompe e um novo se estabelece em poucas gerações.
A tal modularidade existe porque a relação entre os genes e as características raramente é simples como se aprende na escola. Em geral, há uma relação direta entre um gene e uma característica. Mas pode haver variações em qualquer direção conectando grupos de genes e blocos de características – seriam os módulos.

Complexidade
Com as simulações rodando por semanas a cada vez, Melo conseguiu o que ainda não tinha sido feito na busca por entender como surgem esses blocos: criar um cenário em que ao longo de 10 mil gerações uma população é submetida a tipos distintos de seleção natural ou isenta de pressão seletiva. Mais importante: essa evolução teórica age sobre mais de mil genes que determinam uma dezena de características. “Até agora só existiam trabalhos com duas características”, conta Melo. Eles resolveram investir num cenário multidimensional, mais próximo da realidade, apesar de exigir um esforço computacional incrivelmente maior. Isso foi possível porque um quarto do financiamento para o projeto de Marroig foi destinado à aquisição de um potente servidor para uso compartilhado com outros pesquisadores.

Ao testar tipos diferentes de seleção natural, além da situação em que genes aparecem ou se perdem ao acaso (processo conhecido como deriva genética) na população, as simulações mostraram que só é possível reproduzir o que se vê na natureza por meio de uma combinação de dois tipos de seleção natural: a direcional, seguida da seleção estabilizadora. A primeira favorece a sobrevivência de organismos que apresentam uma característica vantajosa num ambiente em alteração – por exemplo, a boca com queixo projetado para a frente quando a comida passa a cair do céu. Só assim surgiram, nas populações fictícias, os novos blocos de características.

Depois de um período em que vigorou a seleção direcional, no entanto, a seleção estabilizadora entra em cena. Ela possibilita que os organismos que preservam uma determinada característica ao longo das gerações se saiam melhor. O que era novidade se torna regra.

Apesar de ser um experimento conduzido em populações simuladas em um programa de computador, suas conclusões reproduzem os resultados empíricos que Marroig obteve em trabalhos anteriores, como o que explica a evolução do tamanho dos macacos encontrados nas Américas (ver Pesquisa FAPESP nº 141), assim como nos projetos atuais do laboratório.

O trabalho de Melo reforça a importância de uma ideia que costuma receber pouca atenção na biologia evolutiva: a epistasia, ou a influência que alguns genes exercem sobre outros. “A epistasia é o patinho feio da genética e da evolução, mas agora começa a assumir importância central”, afirma Marroig. Esse conceito vem sendo discutido apenas nos últimos 20 anos, tempo insuficiente para ganhar espaço nos livros didáticos da área. Mas, para Marroig, explica a maior parte da variação genética encontrada hoje na natureza. Faz sentido: um conjunto de mil genes é limitado se cada um deles afeta uma característica. Mas se o efeito se der por meio de combinações entre as peças desse repertório genético, as possibilidades se tornam muito mais numerosas. É por isso que a evolução consegue reagir em poucas gerações a mudanças no ambiente, quebrando os blocos de construção e fazendo novos, mais adequados. “As coisas não são tão lineares quanto os biólogos estão acostumados a imaginar”, conclui o pesquisador.

Projeto

Modularidade e suas consequências evolutivas (11/14295-7); Modalidade Projeto Temático; Pesquisador responsável Gabriel Marroig (USP); Investimento R$ 1.006.189,94 (FAPESP).

Artigo científico

MELO, D. e MARROIG, G. Directional selection can drive the evolution of modularity in complex traits. PNAS. v. 112, n. 2, p. 470-75. 13 jan. 2015.