2006-11-14

Subject: Descodificação do genoma do ouriço-do-mar importante para compreensão da evolução humana

 

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Descodificação do genoma do ouriço-do-mar importante para compreensão da evolução humana

 

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Os cientistas desvendaram o genoma do ouriço-do-mar, um animal cuja linhagem evolutiva pode ser crucial para a compreensão das relações entre o Homem, e outros vertebrados, com os invertebrados.

A análise do genoma do macho de ouriço-do-mar púrpura da Califórnia Strongylocentrotus purpuratus revelou muitos genes que antes se pensava serem únicos dos vertebrados, tal como um sistema imunitário inovador e uma surpreendente gama de proteínas sensoriais.

"Este foi um genoma que rendeu muito ter estudado", diz Eric Davidson, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). "É a primeira vez desde há muito que um genoma sequênciado não é fortemente aparentado com outro já conhecido", continua o biólogo molecular, um dos responsáveis pelo projecto de sequenciação, juntamente com os investigadores do Human Genome Sequencing Center (HGSC) do Baylor College of Medicine em Houston.

Os resultados, que surgem na edição desta semana da revista Science, juntamente com mais de 40 outros artigos que surgirão na edição de Dezembro da revista Developmental Biology, representam o culminar de 3 anos de trabalho de uma equipa internacional de 240 cientistas.

O grupo estima que o ouriço-do-mar tenha 23 mil genes, enquanto a mosca-da-fruta tem cerca de 13600 e o Homem entre 20 e 25 mil.

"Qualquer um que alguma vez se tenha maravilhado com a simetria esférica, de aspecto quase extraterrestre, do ouriço-do-mar vai ficar espantado por saber que este organismo, tão diferente de nós em habitat e plano corporal, na realidade partilha um número substancial de genes e vias metabólicas", diz Francis Collins, director do National Human Genome Research Institute (NHGRI), que ajudou a financiar o projecto. 

"Parece que o ouriço-do-mar é muito parecido connosco", acrescenta George Weinstock, co-director do HGSC. "Nem nos ocorreria ao olhar para o animal mas é bem mais próximo de nós que uma mosca."

Juntamente com o do verme nemátodo Caenorhabditis elegans, o DNA da mosca já foi descodificado mas as moscas e os nemátodos estão em ramos bem distantes da árvore evolutiva.

Somos aparentados com o ouriço-do-mar, um equinoderme tal como as estrelas-do-mar e os pepinos-do-mar, que tal como os humanos (e outros vertebrados) é deuterostómio. 

A importância do ouriço-do-mar é representar um ramo dos deuterostómios que divergiu dos vertebrados e ainda não tinha sido sequênciado. Por esta razão, o ouriço-do-mar preenche uma lacuna nos genomas mapeados e está em posição de iluminar que características definem deuterostómios, vertebrados e, por isso, humanos.

Os cientistas descobriram diversas surpresas no genoma do ouriço-do-mar que já começaram a responder a estas questões. Entre elas, a descoberta de um sistema imunitário inato diferente do que conhecemos pois não muda ao longo da vida dos animais, ao contrário da nossa imunidade adquirida dependendo dos agentes com que contactamos.

"É um sistema incrivelmente elaborado", diz Jonathan Rast, imunologista da Universidade de Toronto e autor de um dos artigos publicados na revista Science. A sua equipa descobriu que S. purpuratus transporta uma colecção de genes que codificam para proteínas que detectam a presença de bactérias perigosas.

Pelo menos dois tipos têm análogos no Homem, diz ele, e o ouriço-do-mar tem 10 vezes mais do que nós. Os cientistas podem apenas especular porque um invertebrado marinho necessitaria de desenvolver este tipo de sistema.

"O ambiente aquático, especialmente no fundo, está repleto de bactérias", diz Courtney Smith, bióloga da Universidade George Washington, sugerindo a necessidade de um sistema inato de defesa para combater os predadores invisíveis, bem como espinhos para os maiores.

 

Outra possibilidade, diz Rast, pode ser a função digestiva das bactérias simbióticas do intestino. No Homem, a falta dessas proteínas causa doenças auto-imunes, como a doença de Crohn.

"Pode significar que os ouriços-do-mar têm que manter o controlo sobre uma quantidade de bactérias que os ajudam a digerir os alimentos", diz Rast, "e precisam de manter vivas as que os ajudam e manter afastadas as perigosas."

A descoberta é fascinante pelo que revela acerca da inovação evolutiva do ouriço-do-mar, explica Smith, e pode ajudar porque o animal vive tanto tempo, entre 30 e 60 anos, em algumas espécies até um século.

Mas a descoberta pode também indicar as origens do sistema imunitário humano e das proteínas que originam doenças específicas, diz Erica Sodergren, líder do projecto do ouriço-do-mar na HGSC. "O ouriço-do-mar é um paradigma maravilhoso para a investigação porque tem genes análogos para todos os genes humanos", diz ela, "apenas têm um número diferente de cada um deles e são expressados de forma diferente."

Durante mais de um século, o ouriço-do-mar tem sido um modelo experimental muito útil, particularmente na área do desenvolvimento embrionário, pois os seus óvulos são fáceis de isolar e fertilizar. Agora, com o mapa genético na mão, os investigadores esperam desenvolver o seu trabalho para a determinação da forma como os genes reguladores guiam as primeiras etapas do desenvolvimento do animal.

As técnicas experimentais podem ajudar os cientistas a resolver outra descoberta surpreendente no genoma: a descoberta de centenas de genes para a percepção sensorial associados à visão e olfacto em humanos mas que não são expressados nos locais habituais.

Os ouriços-do-mar não têm nada que se assemelhe a um olho. "Pode-se olhar através do microscópio o tempo que se quiser mas nunca vamos encontrar olhos, nariz ou antenas", diz Davidson. Mas os cientistas determinaram que as proteínas sensoriais que usamos para ver e cheirar são activadas, entre outros locais, nos pés ambulacrários que os ouriços usam para se deslocar e comer.

No entanto, esta observação não resolve o mistério da forma como o ouriço-do-mar usa estas proteínas para avaliar o ambiente. Os genes são activados nos pés ambulacrários e o animal está a sentir algo mas não estão a ver ou a cheirar como nós.

Se descobrirmos como o ouriço-do-mar sente o ambiente com os pés ambulacrários, e quaisquer outros órgãos, podemos vir a descobrir um novo modelo de percepção, diz Davidson.

 

 

Saber mais:

Science

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