2012-08-12

Subject: Folhas de árvore geneticamente diferentes da sua raiz

 

Folhas de árvore geneticamente diferentes da sua raiz

 

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Os choupos Populus trichocarpa são capazes de se clonar para produzir descendência ligada ao progenitor pelo mesmo sistema radicular. Agora, depois da primeira análise completa ao genoma de uma árvore, descobriu-se que os clones ligados entre si apresentam muitas diferenças genéticas, mesmo entre tecidos do topo e da base de uma mesma árvore.

“A variação no interior de uma mesma árvore é tão grande como a variação entre árvores não aparentadas”, diz Ken Paige, biólogo evolutivo da Universidade do Illinois em Urbana-Champaign, líder da equipa que fez esta descoberta.

“Isto pode alterar completamente o paradigma clássico de que a evolução apenas ocorre ao nível da população e não ao nível individual”, diz Brett Olds, biólogo no laboratório de Paige e apresentador da investigação no encontro anual da Sociedade Americana de Ecologia em Portland, Oregon.

Estas mutações somáticas são familiares aos horticultores, que há muito criam novas variedades de plantas enxertando ramos mutantes em plantas 'normais'. Mas até agora, ninguém tinha catalogado o número total de mutações somáticas numa planta individual. “A maioria da pesquisa não tem incluído todo um genoma, abrange apenas certas regiões ou certos genes", diz Olds. “Esta foi a primeira que abrangeu todo um genoma."

O choupo Populus trichocarpa é ideal para este tipo de estudos. Trata-se de uma árvore que vive até aos 200 anos e atinge os 30 a 50 metros de altura, pelo que os seus tecidos estão separados por longas distâncias e por longos períodos de crescimento. Para além disso, forma clones ligados entre si. Em 2006, tornou-se a primeira árvore a ter todo o seu genoma sequenciado.

Olds recolheu amostras de 11 clones progenitores e das suas descendências. Para cada um, sequenciou os genomas completos dos tecidos das gemas mais altas, dos ramos mais baixos e das raízes. “Há cinco anos, este tipo de projecto seria proibitivamente caro", diz Ari Novy, biólogo vegetal do Jardim Botânico americano em Washington DC, que não esteve envolvido no projecto. “Olds fez uma bela utilização da tecnologia de sequenciação de nova geração."

Quando Olds comparou estas sequências com o genoma de referência do choupo Populus trichocarpa, descobriu 188406 mutações únicas de apenas uma amostra de tecido, diferindo mesmo de outras partes da mesma árvore. Destas, 8629 mutações eram sequências codificantes das mesmas proteínas (mutações silenciosas) e 5529 resultavam em alterações de aminoácidos nas proteínas codificadas.

 

“Quando se estudam as plantas, é frequente recolher amostras de uma folha e assumir que temos uma amostra representativa do genoma da planta", diz Olds. “Mas pode não ser o caso, pode ser necessário recolher múltiplas amostras."

Outras surpresas surgiram quando Olds usou as alterações nos aminoácidos específicas de uma dado tecido para construir uma árvore genealógica dos diferentes tecidos de choupo. Numa árvore, as gemas do topo do progenitor e descendência eram geneticamente mais próximas entre si do que com as respectivas raízes ou ramos baixos. Noutra árvore, a gema mais alta era mais próxima do genoma de referência do que de qualquer outro tecido do mesmo indivíduo.

As mutações específicas de um tecido afectam essencialmente genes envolvidos na morte celular, respostas imunitárias, metabolismo, ligações de DNA e comunicação celular. Olds pensa que isso pode dever-se ao facto de muitas mutações serem danosas e a árvore reagem destruindo os tecidos mutados ou alterando vias metabólicas ou a forma como controlam os seus genes, levando a novas mutações.

As descobertas têm paralelo com estudos do cancro. Já este ano, os cientistas mostraram que diferentes partes do mesmo tumor podem evoluir separadamente e construir mutações genéticas distintas, o que significa que uma única biopsia dá uma visão reduzida da diversidade do tumor.

 

 

Saber mais:

First tree genome sequenced

 

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