2013-09-05

Subject: Evolução convergente observada em centenas de genes

 

Evolução convergente observada em centenas de genes

 

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@ theoriginaldolphinwatch.comUma nova análise sugere que muitos genes evoluíram paralelamente em morcegos e golfinhos, à medida que cada um deles desenvolvia a espantosa capacidade de ecolocalizar.

Diferentes organismos frequentemente desenvolvem características observáveis (como estruturas anatómicas ou funcionais) semelhantes de forma independente mas as alterações genéticas subjacentes a este tipo de evolução convergente são geralmente diferentes. 

O novo estudo agora publicado na revista Nature, no entanto, indicia que a evolução pode estar a encontrar as mesmas soluções genéticas para um problema com muito maior frequência do que antes se considerava.

“Estes resultados implicam que a evolução molecular convergente é muito mais generalizada do que antes se reconhecia", diz o filogeneticista molecular Frédéric Delsuc, do Centro Nacional para a Investigação Científica (CNRS) da Universidade de Montpellier, França, que não esteve envolvido no estudo. Mais, acrescenta ele, os genes envolvidos não são apenas os poucos óbvios conhecidos por estarem directamente relacionados com dada característica mas um leque mais alargado de genes envolvidos nas mesmas redes reguladoras.

Há muito que os biólogos debatem de que forma as diferentes espécies animais desenvolveram a ecolocação, o mecanismo semelhante ao SONAR em que os animais ouvem os seus próprios cliques e chamamentos ecoando de volta a partir de obstáculos ou presas, de forma independente. 

No estudo agora conhecido, biólogos liderados por Stephen Rossiter e Joe Parker do Queen Mary College, Universidade de Londres, usaram o maior conjunto de dados de sempre para procurar evolução convergente em 2326 genes partilhados por 22 espécies de mamíferos, incluindo seis de morcegos e golfinhos-roazes.

A equipa encontrou uma assinatura de convergência em cerca de 200 regiões do genoma. Os genes envolvidos na audição têm maior probabilidade de ter evoluído de forma semelhante em várias espécies do que os envolvidos noutras características biológicas. Alguns genes envolvidos na visão também estão entre aqueles com os sinais mais fortes de convergência, um resultado surpreendente.

Em estudos anteriores, os cientistas tinham encontrado muito menos exemplos de genes que claramente envolvidos na evolução convergente de várias características, diz Parker, pois nenhum tinha analisado todo o genoma.

“Este estudo é o primeiro a examinar a convergência em todo o genoma ao nível das sequências proteicas e associá-las de forma muito explícita a fenótipos convergentes, o que é muito bom", diz o biólogo evolutivo Antonis Rokas, da Universidade Vanderbilt em Nashville, Tennessee.

 

O trabalho não teria sido possível sem os dados sobre sequências genéticas que agora estão disponíveis para dúzias de diferentes mamíferos, incluindo quatro recentemente sequenciados genomas de morcego, e a utilização da poderosa rede computacional GridPP High Throughput Cluster da Queen Mary. A GridPP é normalmente usada para analisar dados do CERN, o laboratório de física de partículas europeu mas mesmo assim, a equipa de Rossiter e Parker levou perto de um mês para realizar as análises: "Num computador pessoal levaria anos", diz Parker.

Mas descobrir se e de que forma os 200 genes desta análise estão envolvidos na ecolocalização será um desafio fenomenal.

Rokas diz que o teste estatístico do tipo usado na nova análise para verificar se a evolução favoreceu especificamente certas sequências genéticas já revelou muitos falsos positivos anteriormente. Ele diz que a convergência, a evolução de sequências genéticas semelhantes, é uma forte indicação de que a selecção natural realmente favorece estas sequências mas também ajudaria saber de que forma a selecção influencia as alterações no tipo de aminoácidos que os genes codificam.

Se os aminoácidos convergentes são fisiologicamente muito diferentes do aminoácido ancestral, é um sinal mais forte de que foram favorecidos pela selecção natural: essas substituições radicais são mais raras pois tendem a alterar a estrutura e a função das proteínas de forma importante, diz ele.

Evidências ainda mais fortes viriam da demonstração de que qualquer das alterações específicas nos aminoácidos referidos no artigo aumentam a capacidade do animal para usar o SONAR, diz Sean Carroll, geneticista na Universidade do Wisconsin–Madison e do Instituto Médico Howard Hughes em Chevy Chase, Maryland.

“O verdadeiro teste", concorda Parker, “é pegar nos genes mais convergentes e começar a elucidar directamente as suas funções."

 

 

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