2017-06-25

Subject: Genoma jovem de velho carvalho surpreende biólogos

Genoma jovem de velho carvalho surpreende biólogos

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@ Nature/Abaddon1337/CC BY-SA 4.0

O gigantesco carvalho de 234 anos de idade, conhecido por Napoleão, do campus da Universidade de Lausanne na Suíça tem sobrevivido tanto a tempestades meteorológicas, como políticas. A árvore era jovem quando as tropas de Napoleão passaram pela cidade em 1800 e desde etão cresceu até ser considerada um majestoso monumento histórico mas, apesar de tudo o que passou, o seu genoma permaneceu surpreendentemente inalterado.

Investigadores da universidade descobriram esta inesperada estabilidade depois de sequenciarem o genoma de diferentes ramos da árvore. O seu trabalho, publicado na bioRxiv e ainda não revisto por pares, vem juntar-se a um crescente corpo de evidências de que as plantas são capazes de proteger as suas células estaminais das mutações.

A prática pode ser valiosa para a manutenção da sua saúde ao longo de uma vida que pode atingir centenas de anos: “Se acumularmos mais e mais mutações, eventualmente morremos devido a um colapso mutacional", explica Cris Kuhlemeier, biólogo do desenvolvimento na Universidade de Berna, Suíça.

De cada vez que uma célula se divide podem surgir mutações devido a erros na cópia do genoma. Os animais protegem as suas células reprodutoras destas mutações isolando-as muito cedo no desenvolvimento. Estas células da linha germinal seguem, depois disso, um percurso de desenvolvimento diferente e, tipicamente, têm uma baixa taxa de divisão celular.

Mas as plantas não têm uma linhagem germinal específica: o grupo de células estaminais que dá origem às partes reprodutoras das flores também origina caules e folhas. Por essa razão, os cientistas pensavam que as células estaminais acumulavam muitas mutações e que os ramos mais novos no topo de uma árvore antiga seriam nitidamente diferentes dos ramos mais baixos.

O biólogo vegetal Philippe Reymond, da Universidade de Lausanne, decidiu testar esta hipótese usando o estimado carvalho da universidade. A sua equipa sequenciou o genoma de folhas de ramos mais velhos e mais baixos, bem como de ramos superiores mais altos, e anotou o número de alterações de base única que encontravam no DNA da árvore.

A equipa descobriu que o número de mutações era muito inferior do que se esperaria com base em cálculos do número de divisões celulares que ocorreram entre o ramo mais baixo e mais alto. “É um estudo muito interessante", diz Daniel Schoen, biólogo vegetal evolutivo na Universidade McGill em Montreal, Canadá. “Toca em algo que estava sempre no pensamento dos biólogos vegetais."

É demasiado cedo para dizer até que ponto esta situação está generalizada nas plantas, alerta Karel Říha, geneticista vegetal no Instituto de Tecnologia da Europa Central em Brno, República Checa. Os investigadores analisaram apenas um tipo de alteração genética, mutações de base única, e não avaliaram outros tipos de mutações, como as deleções.

  Mao-Lun Weng, biólogo evolutivo na Universidade Estadual do Dakota do Sul em Brookings, salienta que a equipa usou um filtro apertado para remover o ruído de fundo nos dados sequenciados e pode, inadvertidamente, ter falhado algumas mutações em resultado disso.

Isso pode significar que algumas mutações foram deixadas fora da análise mas Říha e Weng rapidamente salientam que os resultados estão alinhados com dois estudos publicados no ano passado. No primeiro, liderado por Kuhlemeier, os investigadores seguiram cada divisão das células estaminais dos meristemas. Descobriram que em tomateiros e Arabidopsis o meristema contém um grupo de três ou quatro células que ficam de lado e se dividem muito menos do que as outras células na zona. O outro estudo, liderado por Říha, também descobriu poucas mutações entre folhas novas e velhas em Arabidopsis.

Para Kuhlemeier, os resultados dão uma resposta à questão que o tem incomodado desde uma viagem ao Oregon há 20 anos. Olhando para um enorme abeto-de-Douglas com 400 anos de idade, interrogou-se de que forma os ramos no topo da árvore seriam diferentes dos de baixo: “Sempre pensei numa árvore não como um organismo mas como um conjunto de organismos com diferentes genomas, algo mais como uma colónia." Muitos ecologistas partilhavam esta sua visão mas agora ele começou a questionar a sua ideia inicial.

Uma ideia mais clara do desenvolvimento vegetal pode ajudar os silvicultores, à medida que cada vez mais se focam em plantas de vida longa, diz Schoen: “Se, à medida que as plantas envelhecem, há este acumular de mutações que pode ter impacto negativo sobre o seu vigor, então precisamos de saber disso, temos que ter mais informação deste tipo.”

 

 

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