Cientistas da Universidade de St Andrews identificaram uma importante peça que faltava sobre como os animais com coluna vertebral evoluíram pela primeira vez. Estes incluem mamíferos, peixes, répteis e anfíbios. As descobertas ajudam a explicar como os vertebrados evoluíram e divergiram de simples ancestrais animais.
O estudo foi publicado na revista em 2 de fevereiro Biologia BMC. No estudo, os investigadores descobriram um padrão incomum na forma como certos genes evoluíram, sugerindo que estas mudanças desempenharam um papel importante 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 direcionam processos complexos, como a formação de embriões e o desenvolvimento de órgãos. São essenciais para o crescimento normal e 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 da célula. 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 uma espécie de ascídia, de uma lampreia e de uma rã. As ascídias são invertebrados, o que os torna úteis para distinguir entre invertebrados e seus animais de companhia. As lampreias representam um dos primeiros ramos dos vertebrados, ajudando os investigadores quando alterações genéticas importantes foram observadas pela primeira vez.
A equipe descobriu que os genes responsáveis pela produção de proteínas de sinalização evoluíram de maneira distinta durante a transição de invertebrados para vertebrados.
Uma primeira análise usando sequenciamento de DNA de moléculas longas
A pesquisa conta com o sequenciamento de DNA de moléculas longas, técnica que permite separar e identificar os diferentes transcritos produzidos por um único gene. Esta abordagem nunca antes foi aplicada a genes expressos nestes animais em particular.
Como resultado, os pesquisadores conseguiram mapear pela primeira vez toda a gama de transcrições e proteínas produzidas por esses genes durante o desenvolvimento dos vertebrados.
A diversidade de proteínas é uma onda
Ao contrário das ascídias, tanto as lampreias como as rãs produzem muito mais versões de proteínas a partir de genes de saída de sinal separados. Este aumento foi muito maior do que para outros tipos de genes.
A escala desta mudança destaca-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 ossos dorsais) 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 como esta pequena seleção de genes muito específicos se destacou na maneira como se comportaram em comparação com quaisquer outros genes que vimos. Será emocionante determinar como essas diferentes formas de proteínas funcionam nas diferentes maneiras que vemos agora para criar os diferentes tipos de células. “
Além de fornecer informações sobre como os vertebrados evoluíram, essas variações proteicas também podem ser valiosas para pesquisas futuras. Compreender como estas vias funcionam e são reguladas pode, em última análise, ajudar os cientistas a desenvolver novas abordagens para a gestão de doenças.
