Um estudo descobriu a base genética por trás da capacidade de planeio em mamíferos, particularmente marsupiais, ao identificar alterações importantes nos intensificadores de ADN perto do gene Emx2, sugerindo uma estratégia evolutiva comum para o desenvolvimento de capacidades de voo em várias espécies. Crédito: Joe MacDonald
Foi identificado um gene crucial que esclarece o surgimento repetido de capacidades de deslizamento ao longo da evolução dos marsupiais.
As pessoas dizem “Quando os porcos voam” para descrever o impossível. Mas mesmo que a maioria dos mamíferos seja terrestre, a capacidade de planar ou voar evoluiu continuamente durante a evolução dos mamíferos, em espécies variando de morcegos a esquilos voadores.
Como isso aconteceu? Em um estudo publicado recentemente na revista Naturezauma equipe de pesquisadores liderada por Universidade de Princeton e o Baylor College of Medicine explica a base genômica e de desenvolvimento do patágio, a fina membrana da pele que permite que algumas espécies de mamíferos voem pelo ar.
“Não entendemos muito bem como as novas características e adaptações se originam de uma perspectiva molecular e genética. Queríamos investigar como surge uma novidade evolutiva”, disse o co-autor Dr. Ricardo Mallarino, professor assistente de biologia molecular em Princeton.
Para entender melhor a evolução do patágio, a equipe se concentrou nos marsupiais. Isto porque a capacidade de planar desenvolveu-se repetidamente, utilizando alterações anatómicas semelhantes, em marsupiais estreitamente relacionados, como o planador do açúcar – um pequeno marsupial pequeno o suficiente para caber no bolso e popular como animal de estimação exótico.
Insights genéticos sobre planar
A equipe de Baylor liderou o sequenciamento do genoma de 15 espécies de marsupiais, determinando o ADN sequências em espécies planadoras e em seus parentes não planadores. A comparação dessas sequências revelou uma evolução acelerada perto de um gene chamado Emx2.
“O interessante é que a sequência do gene em si não parece ser onde estão ocorrendo as mudanças mais relevantes. Em vez disso, as principais mudanças estão em sequências curtas de DNA, chamadas de “melhoradores”, que ficam próximas do genoma. São esses intensificadores de mudança que alteram como e onde o Emx2 está ativo no corpo, e que impulsionam a evolução do deslizamento”, disse o co-autor Dr. Erez Lieberman Aiden, professor de genética molecular e humana e diretor do Centro de Arquitetura do Genoma. em Baylor.
Mecanismos Evolutivos e Abordagens Experimentais
“Compreender as mudanças subjacentes que acontecem a nível genómico para dar origem a estas características convergentes é importante porque pode nos dizer se a evolução está a apontar para o caminho de menor resistência. Você pode ter o mesmo resultado, mas caminhos diferentes para chegar lá”, disse o coautor Jorge Moreno, estudante de graduação no laboratório de Mallarino.
Em seguida, os pesquisadores queriam testar essas ideias. Para isso, usaram uma das características mais singulares dos marsupiais – a bolsa. “Os filhotes marsupiais nascem em um estágio de desenvolvimento muito anterior ao dos mamíferos típicos”, disse a coautora Dra. Olga Dudchenko, professora assistente de genética molecular e humana em Baylor e pesquisadora do Centro de Física Teórica Biológica da Rice University. “Em vez de continuarem o desenvolvimento no útero da mãe, eles rastejam para dentro da bolsa dela e ficam lá até estarem prontos para enfrentar o mundo de forma independente. O fato de estarem ali mesmo na bolsa torna muito mais fácil estudar como genes individuais, como o Emx2, afetam o desenvolvimento do marsupial.”
Os pesquisadores mostraram que o Emx2 dá origem ao patágio marsupial usando um programa genético que provavelmente existe em todos os mamíferos. Por exemplo, o Emx2 é ativo na pele das laterais de ratos e planadores do açúcar, mas nos planadores do açúcar é expresso por muito mais tempo. Como observa Dudchenko, também do Centro de Arquitetura do Genoma em Baylor, “ao modificar esses intensificadores críticos do Emx2, uma espécie após a outra aproveitou este programa universal para desenvolver a capacidade de planar”.
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Referência: “Emx2 é a base do desenvolvimento e evolução das membranas deslizantes marsupiais” por Jorge A. Moreno, Olga Dudchenko, Charles Y. Feigin, Sarah A. Mereby, Zhuoxin Chen, Raul Ramos, Axel A. Almet, Harsha Sen, Benjamin J. Brack, Matthew R. Johnson, Sha Li, Wei Wang, Jenna M. Gaska, Alexander Ploss, David Weisz, Arina D. Omer, Weijie Yao, Zane Colaric, Parwinder Kaur e Judy St. Leger, Qing Nie, Alexandria Mena, Joseph P. Flanagan, Greta Keller, Thomas Sanger, Bruce Ostrow, Maksim V. Plikus, Evgeny Z. Kvon, Erez Lieberman Aiden e Ricardo Mallarino, 24 de abril de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07305-3
Este trabalho foi apoiado pela Instituto Nacional de Saúde (R35GM133758, UM1HG009375, RM1HG011016-01A1, F32 GM139240-01, T32GM007388, R01-AR079150); o Programa Searle Scholars; a Fundação Sloan e o Programa Vallee Scholars; a Fundação Welch (Q-1866), a Fundação Científica Binacional EUA-Israel (2019276); a Fundação Nacional de Ciência (DGE-2039656, NSF DBI-2021795, NSF PHY-2210291); a Fundação LEO (LF-AW-RAM-19-400008, LF-OC-20-000611); e a Fundação WM Keck (WMKF-5634988).
