2010-09-20

Subject: Genomas activados para especiação

 

Genomas activados para especiação

 

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@ NatureO genoma de animais e plantas parece funcionar como motor para a especiação, pois estão activados para encorajar o desenvolvimento de novas espécies, segundo as descobertas feitas com dois grupos muito diferentes de organismos.

Dois artigos publicados esta semana na revista Science fornecem a primeira prova empírica de que quando duas populações em divergência se tornam incapazes de se cruzar entre si, um fenómeno conhecido por esterilidade do híbrido ou incompatibilidade, o número de genes que as impedem de produzir descendentes viáveis aumenta em bola de neve, encorajando a evolução de novas espécies.

Os genes de incompatibilidade podem ter uma enorme variedade de efeitos na descendência, como por exemplo, interferindo na produção de esperma.

O modelo de Dobzhansky-Muller da incompatibilidade dos híbridos, baptizado em homenagem aos dois investigadores que nas décadas de 1930 e '40 lançaram as pedras teóricas para o efeito bola de neve, tem, no entanto, permanecido uma teoria até agora.

Estudos anteriores tinham analisado os níveis de infertilidade e não o número de genes envolvidos e não tinham encontrado o efeito bola de neve mas agora, dois artigos produzidos independentemente fornecem as primeiras provas empíricas que apoiam a teoria e, entre os dois, abrangem animais e plantas. Dmitry Filatov, geneticista evolutivo na Universidade de Oxford, considera o facto surpreendente pois as plantas são muito mais dadas a hibridação interespecífica que os animais.

No primeiro dos estudos, Daniel Matute, da Universidade de Chicago, Illinois, contou o número de genes envolvido na incompatibilidade específica em moscas da fruta. As moscas da fruta adequam-se a este tipo de estudo pois três espécies aparentadas de perto (Drosophila melanogaster, D. simulans e D. santomea) ainda acasalam mas a descendência é estéril.

Os investigadores criaram duas populações de híbridos, uma cruzando D. melanogaster com D. simulans e outra cruzando D. melanogaster com D. santomea, e contaram o número de incompatibilidades nos cromossomas híbridos.

As espécies parentais divergiram em tempos diferentes: D. simulans divergiu de D. melanogaster há cerca de 5,4 milhões de anos e D. santomea divergiu de D. melanogaster há cerca de 12,8 milhões de anos. Isto deu à equipa uma diferença temporal contra a qual comparar a acumulação de genes de incompatibilidade para ver se havia bola de neve.

Devido às datas de divergência serem aproximadas, a equipa usou o número de alterações no DNA entre as espécies como substituto. Descobriram 65 incompatibilidades nos híbridos entre D. melanogaster e D. santomea, e apenas dez nos híbridos entre D. melanogaster e D. simulans. Tendo em conta o número relativo de alterações genéticas entre espécies, isto sugere que o número de incompatibilidades não aumentou de forma linear mas acelerou.

 

Num estudo separado do género vegetal Solanum, que inclui as batatas e os tomates, Leonie Moyle, da Universidade do Indiana em Bloomington, e Takuya Nakazato, da Universidade de Memphis no Tennessee, analisaram o número de genes que codifica características envolvidas na esterilidade das sementes e do pólen. 

Os genomas de três espécies selvagens do género Solanum, S. pennellii, S. habrochaites e S. lycopersicoides, foram introduzidos em tomateiros domesticados S. lycopersicum e o número de genes de incompatibilidade contados. Os investigadores também analisaram o número de genes envolvidos em características não relacionadas com a fertilidade, para comparação. Novamente, as alterações no DNA entre as espécies em investigação foram usadas como substituto do tempo.

Os investigadores encontraram resultados semelhantes aos das moscas de Matute: número de genes que contribuem para a esterilidade das sementes aumentaram muito mais depressa do que seria a uma taxa linear, enquanto os genes não relacionados não.

No entanto, o efeito bola de neve não foi observado na esterilidade do pólen, sugerindo que é necessário mais trabalho para refinar a teoria.

Moyle permanece optimista. "Isto é muito entusiasmante pois estão no ponto de sermos capazes de gerar dados suficientes para testar a teoria e porque o Daniel e eu os avaliámos em dois grupos realmente diferentes", diz ela, acrescentando que ambos os conjuntos de dados sugerem "um isolamento reprodutor fortemente implantado numa base genética entre organismos muito diferentes".

Filatov diz que estas provas da teoria da bola de neve são "interessantes e úteis". "É sugestivo", diz ele, "mas há apenas alguns pontos de dados nestes artigos. Ainda não apostava tudo nisto." 

 

 

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