2014-04-19

Subject: Como construir um Neanderthal

 

Como construir um Neanderthal 

 

Dificuldades em visualizar este e-mail? Consulte-o online!

Newsletter não segue Acordo Ortográfico

@ Nature/Frank Franklin II/AP/Press Association Images

As sequências de DNA de Neanderthal e de outros parentes extintos do Homem revelaram migrações, escapadinhas sexuais e até mesmo novas espécies. Agora, os investigadores descobriram outra pista molecular escondida nos ossos dos humanos há muito mortos: as modificações químicas epigenéticas que adornam o DNA e orquestram a actividade genética.

Os epigenomas de dois humanos arcaicos, um Neanderthal e um Denisova, grupos que viveram na Eurásia até há cerca de 30 mil anos, foram revelados na última edição da revista Science. O relatório segue-se outra publicação em Dezembro de um mapa semelhante de outro grupo analisando modificações epigenéticas num nativo da Groenlândia com 4 mil anos.

As diferenças epigenéticas entre os humanos e os seus parentes antigos podem explicar diferenças nos seus fenótipos, como as sobrancelhas salientes dos Neanderthal. No entanto, vários obstáculos ainda atrasam o estudo dos epigenomas antigos e alguns investigadores não têm a certeza de que esta abordagem traga grandes avanços.

O genoma do Homem e do Neanderthal difere pouco, os dois grupos têm menos de 100 proteínas que diferem na sua sequência de aminoácidos. As sequências de DNA por si só ajudam pouco a perceber se um dado gene estava activo ou não mas, pelo contrário, as assinaturas químicas epigenéticas podem ser diferentes entre genes activos ou inactivos. 

O biólogo computacional Liran Carmel e o biólogo de células estaminais Eran Meshorer, da Universidade Hebraica de Jerusalém, esperavam puder detectar diferenças epigenéticas entre humanos e os seus parentes arcaicos Neanderthal e Denisova e que isto os pudesse ajudar a identificar quando e onde certos genes estavam activos.

“Queríamos saber se podíamos dizer alguma coisa sobre como os genes estavam activos ou como eram regulados nos nossos parentes evolutivos mais próximos", explica Carmel. " Isto pode ser muito relevante para explicar algumas das diferenças fenotípicas entre nós."

As modificações epigenéticas são um conjunto de alterações ao DNA e às proteínas histonas. Uma alteração comum é a metilação, que tipicamente silencia a actividade genética. A inactivação de um gene é importante no desenvolvimento, durante o qual certos genes são definitivamente inactivados à medida que células e tecidos se diferenciam.

As técnicas vulgarmente usadas para mapear padrões de metilação no DNA são demasiado destrutivas para puderem ser aplicadas aos preciosos vestígios dos genomas de Neanderthal e Denisova, por isso Carmel arranjou uma forma de inferir com a ajuda do computador os padrões de metilação destes genomas antigos.

À medida que o DNA se degrada, certos nucleótidos sofrem uma reacção conhecida por desaminação, que altera a forma como o sequenciador de DNA os decifra. Os investigadores de DNA antigo desenvolveram formas de excluir estes erros de leitura mas a equipa de Carmel reparou que como os nucleótidos metilados originavam um produto de desaminação diferente dos não metilados, podiam usar esta característica para deduzir quais as sequências de Neanderthal e Denisova tinham sido metiladas.

Uma equipa liderada pelo geneticista evolutivo Ludovic Orlando, da Universidade de Copenhaga, usou uma abordagem semelhante para determinar o mapa de metilação de um nativo da Groenlândia com 4 mil anos, cujo genoma tinha sido sequenciado a partir de uma amostra de cabelo.

Os mapas de epigenomas de Neanderthal e Denisova obtidos por Carmel são semelhantes aos mapas de células ósseas humanas actuais, boa evidência que o método é rigoroso, diz ele.

Seguidamente, procurou as localizações nos genomas antigos onde os padrões de metilação diferiam dos actuais e descobriu várias num grupo de genes conhecidos por HOXD, que se sabe serem importantes para o desenvolvimento dos membros, e num gene chamado MEIS1, que codifica a proteína que controla a actividade dos genes HOXD.

 

“Tudo isto parece uma boa hipótese para que as alterações na actividade destes genes possam explicar diferenças na morfologia dos membros entre nós e os Neanderthal”, diz Carmel, como as mãos mais sapudas, ossos do fémur mais longos e articulações mais largas nos joelhos e cotovelos.

Mas isto pode ser difícil de provar. "Ainda temos dificuldade em interpretar completamente os epigenomas de indivíduos modernos", diz Joshua Akey, geneticista populacional na Universidade de Washington em Seattle. "Logo é um desafio ainda maior tentar compreender o que significam as diferenças epigenéticas entre os humanos antigos e actuais, em termos biológicos."

As alterações epigenéticas podem potencialmente ser imitadas alterando a expressão de genes em animais de laboratório ou células humanas, sugere Carmel. O DNA Denisova foi recuperado apenas de fragmentos de ossos e dentes logo é mais difícil associar o seu epigenoma a uma forma corporal.

Outro desafio fundamental à epigenética antiga é a origem dos dados. As alterações epigenéticas variam drasticamente entre os tecidos logo epigenomas recolhidos de estruturas persistentes (ossos, cabelo ou dentes) podem não revelar alguma coisa sobre o cérebro, diz Deborah Bolnick, geneticista antropológica na Universidade do Texas em Austin, cuja equipa está a analisar alterações epigenéticas em amostras mais recentes de nativos americanos.

Mas ela também salienta que alguns dos padrões de metilação parecem realmente semelhantes em vários tecidos, dando-nos um potencial para obter algum detalhe sobre órgãos que não sobrevivem milhares de anos numa gruta.

De facto, Carmel descobriu que as diferenças de metilação entre humanos e os seus parentes arcaicos tinham o dobro de probabilidade de surgirem em genes implicados em doenças quando comparadas com outros não relacionados com enfermidades. Um terço dessas diferenças eram em genes associados a perturbações neurológicas e neuropsiquiátricas.

Há questões técnicas associadas aos epigenomas antigos. Os métodos desenvolvidos por Carmel e Orlando dependem de os genomas antigos terem sido fortemente degradados pela desaminação mas em que a maioria dos nucleótidos foi lida muitas vezes pelo sequenciador. “Não temos uma noção de até que ponto pode ser informativo quando aplicado a outros genomas", diz Bolnick.

As respostas podem estar para breve. Orlando está interessado em aplicar a epigenética à evolução do cavalo, onde pode ajudar a explicar alterações na anatomia dos cavalos que ocorreram em conjunto com alterações climáticas e domesticação. Carmel tenciona comparar os epigenomas dos caçadores-recolectores europeus e dos primeiros agricultores, cujas alterações de dieta e estilo de vida podem estar reflectidas em alterações epigenéticas.  

“Acho que temos aqui um artigo fundador", diz Bolnick, “que irá lançar a base para um campo de investigação maior que está apenas a começar."

 

 

Saber mais:

DNA de hominídeo intriga peritos

Crânio sugere que três espécies ancestrais do Homem eram apenas uma

Criação da Europa desvendada pelo DNA

História humana escrita num único genoma

Epigenética começa a deixar a sua marca

Epigenética importante para o sucesso evolutivo

 

 

Facebook simbiotica.orgTwitter simbiotica.orgGoogle + simbiotica.orgFlikr simbiotica.orgYouTube simbiotica.org Pinterest simbiotica.org

 

Arquivo  |  Partilhar Comentar |   Busca Contacte-nos  |  Imprimir  |  Subscrever | @ simbiotica.org, 2014


Return to Archives

Newsletter service by YourWebApps.com