2004-11-24

Subject: Evolução do cérebro conduzida pelas mitocôndrias?

News of the Wild

 

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Evolução do cérebro conduzida pelas mitocôndrias?

 

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Um bom cérebro necessita de grandes quantidades de energia para funcionar e o cérebro humano é excepcionalmente bom. Agora, os geneticistas descobriram que o Homem pode também ser excepcional em termos da produção de energia das nossas células, e estão a ponderar até que ponto esta situação pode estar associada à nossa capacidade intelectual.

Os cérebros utilizam muito mais energia do que se poderia esperar. No Homem, este órgão apenas pesa, em média, 2% do peso total do corpo mas estima-se que absorva cerca de 20% da energia necessária a um corpo em repouso.

Um solução para fornecer mais energia é ter mais células. Durante o desenvolvimento do cérebro humano, "a diferença óbvia de que todos falam é um espantoso aumento de tamanho", diz John Kaas, neurocientista da Universidade de Vanderbilt em Nashville, Tennessee.

Mas existem limites para a quantidade de energia que o tamanho pode fornecer, os cérebros maiores também têm mais custos e problemas com as trocas de calor, pelo que algo mais deve ter-nos ajudado a melhorar os nossos cérebros.

Dentro de cada célula, as mitocôndrias são responsáveis pela produção das moléculas transportadoras de energia, conhecidas por adenosina trifosfato (ATP). Os electrões são passados através de uma cadeia de proteínas especializadas e a energia que libertam é utilizada para o fabrico do ATP.

Uma solução para gerar mais energia numa única célula, assim, será aumentar o número de mitocôndrias, mas s neurónios estão associados por longos prolongamentos muito fino, designados axónios, o que, suspeitam os cientistas, os impede de conter um número elevado destes organitos celulares.

Então onde vai o nosso cérebro buscar a energia de que precisa? Lawrence Grossman, biólogo da Escola de Medicina da Universidade Estatal de Wayne em Detroit, pensa que o problema foi resolvido com melhoramentos no interior da própria mitocôndria.

Grossman, e a sua equipa, estudou os genes de uma proteína da cadeia transportadora de electrões conhecida por complexo IV ou COX. Compararam a sua sequência genética em várias espécies de mamíferos e descobriram que a linhagem humana sofreu um número excepcional de alterações. 

Por exemplo, existiram 11 alterações na zona do DNA que codifica uma dada subunidade de uma proteína nos últimos 58 milhões de anos, comparado com apenas uma alteração nos 25 milhões de anos anteriores. Nenhum dos roedores, lémures ou outros mamíferos que foram estudados mostraram mais que 2 ou 3 alterações no mesmo período de tempo.

 

A produção de energia é um processo tão fundamental que os genes que codificam as proteínas envolvidas na cadeia de transporte de electrões geralmente não variam entre as diversas espécies. 

"Geralmente, quando se alinha as sequências genéticas de muitas espécies, encontra-se uma taxa muito elevada de conservação da sequência proteica. É por isso que ficámos tão surpreendidos quando descobrimos diferenças tão grandes num período evolutivo tão curto", explica Grossman.

Ele sugere que estas alterações podem ter dado às células cerebrais humanas um sério empurrão evolutivo, aumentando a quantidade de energia de que dispunham. 

As descobertas da equipa de investigadores vai ao encontro de um número crescente de evidências que apontam para o nosso cérebro ter evoluído com a ajuda de uma melhor fonte de energia. 

Investigação em primatas modernos mostrou que existe uma forte correlação entre a qualidade da dieta e o tamanho relativo do cérebro, diz Bill Leonard, que estuda bioenergética na Universidade Northwestern de Evanston, Illinois. "O Homem é um exemplo extremo desta situação: temos cérebros muito grandes e uma dieta de alta qualidade, muito rica em energia", diz ele.

O próximo passo para a equipa de Grossman é explorar a função das várias subunidades das proteínas mitocondriais. Ainda têm que associar alterações específicas no DNA a melhorias na eficiência da cadeia transportadora de electrões, antes que se possa dizer que células mais eficientes conduziram a melhores cérebros. 

 

 

Saber mais:

Wayne State University School of Medicine

Animated Electron Transport Chain

Metabolismo energético

Evolution & Ecology

 

 

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@ Born to be Wild & À Descoberta da Vida, 2004


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