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Pequenas Mudanças no DNA Fizeram as Cobras Serem sem Pernas

As cobras verdes não têm nada de membros e agora os cientistas sabem o porquê.

Por Elizabeth Pennisi da Science

Às vezes, um ajuste genético pode fazer uma grande diferença na aparência de um animal. Isso é o que provavelmente aconteceu quando os antecessores de cobras modernas perderam suas pernas, um processo que começou há cerca de 150 milhões de anos, é o que dois grupos separados de cientistas descobriram. Embora as equipes utilizaram abordagem muito diferentes para resolver o mistério de como esses membros desapareceram dos ancestrais das cobras, ambas vieram com resultados semelhantes: mutações no DNA localizadas perto de um gene chave para a formação dos membros mantiveram aquele gene sempre desligado, relatam os pesquisadores.

Os novos estudos têm impressionado outros cientistas da área. Em ambos os casos “há, por um lado, uma correlação entre as descobertas moleculares e a tendência evolucionária, de outro lado, para redução e perda das pernas”, disse o biólogo do desenvolvimento Michael Richardson da Universidade de Leiden na Holanda. As descobertas mostram “que podem existir mudanças realmente muito pequenas no genoma que podem contribuir para grandes mudanças específicas”, acrescenta James Hanken um biólogo do desenvolvimento e evolucionista da Universidade Harvard.

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Embora elas sejam répteis, quase todas as cobras são completamente ausente dos membros típicos da maioria dos vertebrados terrestres. Elas não começaram dessa forma: mais de 100 milhões de anos atrás, elas tinhas patas visíveis  E mesmo as pítons e as jiboias de hoje têm minúsculos ossos da perna dentro de seus corpos, o que sugere que elas têm vestígios do caminho molecular para construir estes apêndices.

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Tetrapodophis amplectus (representação artística) é a primeira serpente conhecida por ter quatro membros.

Os cientistas conseguiram as suas primeiras pistas sobre os genes envolvidos no desenvolvimento dos corpos das serpentes em 1999. Àquela época, Martin Cohn, outro biólogo evolucionista e do desenvolvimento da Universidade da Flórida, em Gainesville, descobriu em embriões de cobras um padrão da atividade de certos genes diferente do que em outros répteis e que, aplicando um fator de crescimento, aqueles embriões começarem a desenvolver os membros. Mas faltava-lhe as ferramentas genômicas para um olhar mais profundo. Quatro anos depois, Hanken e seus colegas descobriram que a atividade de um dos genes, nomeado de Sonic Hedgehog, em homenagem ao personagem Hedgehog do jogo de vídeo game Sonic, que desempenha um papel no tamanho das pernas em lagartos, sugerindo que ele poderia também ser importante em cobras. Atualmente, com mais meios de monitorar a atividade de genes durante o desenvolvimento — e o completo sequenciamento genômico de várias cobras e outros répteis para comparação —, Cohn e a estudante de graduação Francisca Leal rastrearam a atividade genética em embriões de pítons para descobrir por que as pernas delas começam a ser desenvolvidas mas nunca terminam.

Eles descobriram três deleções no DNA, no interruptor genético que controla a atividade do gene Sonic hedgehog. Situado em frente ao gente, esse interruptor, chamado de potenciador, é um local de acoplamento de proteínas que controla o gene. As deleções fazem esses locais de acoplamento mais difíceis para certas proteínas aterrissarem, resultando apenas em uma breve janela de atividade do gene, durante o desenvolvimento do embrião de píton. Informaram Cohn e Leal ao Current Biology. Em cobras sem ossos das pernas, os potenciadores têm ainda mais reportaram os pesquisadores, fazendo-os parecer que o gene nunca foi ligado previamente. “Isso leva os velhos resultados a um nível mais refinado”, disse Hanken.

Axel Visel, um geneticista no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, em Berkeley, Califórnia, também usou cobras píton e jiboia para rastrear a causa da ausência de pernas. Ele e seus colegas compararam os genomas dessas cobras com o genoma de cobras como víboras e serpentes, as quais são de evolução mais recentemente e não possuem remanescentes de pernas. Eles também também observaram o mesmo gene potenciador Sonic hedgehog possui muitas deleções e mutações.

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“O artigo de Visel é um belo estudo; um passeio que leva a genômica funcional usando CRISPR-Cas9 a um novo nível”, afirmou Cohn. Visel disse que o experimento de Cohn com embriões de cobras “independentemente confirma o que nós vimos nos nossos modelos de ratos. É um trabalho muito elegante”.

Mas Cohn, Visel e Hanken advertem que as mudanças nesse potencializador não são a história completa atrás da forma que se deu a evolução das serpentes. Recentemente, por exemplo, outros pesquisadores descobriram que um outro potencializador é responsável pelas costelas extras das cobras, costelas extras e ossos longos da coluna. E é possível que o gene potencializador Sonic hedgehog não foi o primeiro passo na perda das pernas, disse Hanken. “Mas, é certamente a maior jogada”.

O estudo pode igualmente resolver uma controvérsia de longa data sobre fósseis de cobras, alguns deles apresentam pernas em graus variados. Paleontólogos há muito tentam espremer os fósseis com pernas dentro da árvore evolutiva junto dos ramos da família contendo aquelas sem pernas, fazendo-os brotar a partir desse ramo, algo que era esperado que tivesse membros mas foram perdidos apenas uma vez. Mas se não demorou muito para perder as pernas, então provavelmente não levou muito tempo para voltar a evoluí-las. “Isso poderia explicar a possibilidade de reaparecimento dos membros em algumas linhas de cobras extintas.”, disse Richardson. Por séculos, biólogos evolucionistas têm argumentado sobre organismos não podem re-evoluir características perdidas. Mas Hanken afirma que este trabalho “mostra que, desenvolvimentalmente falando, não é assim improvável”.

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Traduzido da Science, em 31/10/2016.

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Mestrando em Estudos Ambientais pela UCES, Buenos Aires. Graduado em Engenharia Civil e pós-graduado em Gestão Pública e Controladoria Governamental. Com interesse por ciência, tecnologia, filosofia, desenvolvimento sustentável e diversas outras áreas do conhecimento humano.

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