O ponto de viragem genético que tornou possíveis os backbones

A pesquisa foi publicada em 2 de fevereiro na revista Biologia BMC. No estudo, os investigadores descobriram um padrão incomum na forma como certos genes evoluíram, sugerindo que estas mudanças desempenharam um papel fundamental no desenvolvimento inicial e na expansão da vida dos vertebrados.

Como as células se comunicam durante o desenvolvimento

Todos os animais dependem de vias de sinalização complexas que permitem que as células se comuniquem entre si. Essas vias orientam processos críticos, como a formação de embriões e o desenvolvimento de órgãos. São essenciais para o crescimento normal e também estão intimamente ligados a doenças quando ocorrem mutações, razão pela qual são alvos frequentes no desenvolvimento de medicamentos.

No centro dessas vias estão proteínas especializadas que determinam como os sinais são interpretados dentro das células. Essas proteínas atuam como pontos de controle, orientando as células em direção a comportamentos e padrões específicos de atividade genética.

Comparando ascídias, lampreias e sapos

Para compreender melhor como estes sistemas evoluíram, os investigadores geraram novos dados genéticos de ascídias, de uma lampreia e de uma espécie de rã. As ascídias são invertebrados, o que os torna úteis para identificar diferenças entre animais sem coluna vertebral e aqueles com coluna vertebral. As lampreias representam um dos primeiros ramos dos vertebrados, ajudando os investigadores a identificar quando surgiram as principais alterações genéticas.

A equipe descobriu que os genes responsáveis ​​pela produção de proteínas de sinalização evoluíram de maneira distinta durante a mudança de invertebrados para vertebrados.

Uma primeira análise usando sequenciamento de DNA de moléculas longas

O estudo contou com o sequenciamento de DNA de moléculas longas, técnica que permite separar e identificar diferentes transcritos produzidos por um único gene. Esta abordagem nunca tinha sido aplicada aos genes expressos nestes animais em particular.

Como resultado, os pesquisadores conseguiram mapear pela primeira vez toda a gama de transcrições e proteínas geradas por esses genes durante o desenvolvimento dos vertebrados.

Um aumento na diversidade de proteínas

Ao contrário da ascídia, tanto a lampreia como a rã produziram muito mais versões de proteínas a partir de genes de saída de sinalização individuais. Este aumento foi muito maior do que o observado para a maioria dos outros tipos de genes.

A escala desta mudança destacou-se claramente. Como estas vias de sinalização influenciam a forma como as células se transformam em diferentes tecidos e órgãos, os investigadores acreditam que a diversidade expandida de proteínas provavelmente contribuiu para o aumento da complexidade observada nos vertebrados (animais com espinha dorsal) em comparação com os invertebrados.

Por que essas descobertas são importantes

O autor principal, Professor David Ferrier, da Escola de Biologia, disse:”Foi muito surpreendente para nós ver como esta pequena seleção de genes muito particulares se destaca na maneira como se comportam em comparação com qualquer outro tipo de gene que observamos. Será emocionante determinar como essas várias formas diferentes de proteínas funcionam de maneiras distintas para gerar a diversidade de tipos de células que vemos agora nos vertebrados. “

Além de oferecer informações sobre como os vertebrados evoluíram, essas variações de proteínas também podem ser valiosas para pesquisas futuras. Compreender como estas vias funcionam e podem ser ajustadas pode eventualmente ajudar os cientistas a desenvolver novas abordagens para a gestão de doenças.