Cientistas da Universidade de St Andrews descobriram uma importante peça que faltava na compreensão de como os vertebrados evoluíram pela primeira vez. Isto inclui mamíferos, peixes, répteis e anfíbios. As descobertas ajudam a explicar como os vertebrados surgiram e se diversificaram a partir de simples ancestrais animais.
O estudo foi publicado em 2 de fevereiro na revista Biografia do BMC. No estudo, os pesquisadores descobriram padrões incomuns na forma como certos genes evoluíram, sugerindo que essas mudanças desempenharam um papel fundamental no desenvolvimento inicial e na expansão da vida dos vertebrados.
Como as células se comunicam durante o desenvolvimento
Todos os animais dependem de vias de sinalização complexas que permitem que as células se comuniquem entre si. Essas vias orientam processos críticos, como a embriogênese e o desenvolvimento de órgãos. Eles são essenciais para o crescimento normal e também estão intimamente associados a doenças quando sofrem mutação, razão pela qual são alvos comuns no desenvolvimento de medicamentos.
No centro dessas vias estão proteínas especializadas que determinam como os sinais são interpretados dentro da célula. Essas proteínas atuam como pontos de controle, guiando as células em direção a padrões específicos de comportamento e atividade genética.
Compare ascídias, lampreias e sapos
Para entender melhor como esses sistemas evoluíram, os pesquisadores geraram novos dados genéticos de ascídias, lampreias e uma espécie de sapo. Ascídias são invertebrados, o que os torna úteis na identificação das diferenças entre invertebrados e vertebrados. As lampreias são um dos primeiros ramos dos vertebrados, ajudando os pesquisadores a determinar quando as principais alterações genéticas apareceram pela primeira vez.
A equipe descobriu que os genes responsáveis pela produção de proteínas de sinalização de exportação evoluíram de maneiras únicas durante a transição de invertebrados para vertebrados.
Uma primeira olhada no uso do sequenciamento de DNA de moléculas longas
O estudo baseou-se no sequenciamento de DNA de moléculas longas, uma técnica que pode separar e identificar diferentes transcrições produzidas por genes individuais. Esta abordagem nunca antes foi aplicada a genes expressos nestes animais específicos.
Como resultado, os investigadores conseguiram mapear, pela primeira vez, toda a gama de transcrições e proteínas produzidas por estes genes durante o desenvolvimento dos vertebrados.
A diversidade de proteínas aumenta
Ao contrário das ascídias, tanto as lampreias como as rãs podem produzir mais versões de uma proteína a partir de um único gene de saída de sinal. Este aumento é muito maior do que o aumento na maioria dos outros genótipos.
A escala desta mudança é clara. Dado que estas vias de sinalização influenciam a forma como as células se transformam em diferentes tecidos e órgãos, os investigadores acreditam que o aumento da complexidade dos vertebrados (animais com coluna vertebral) pode estar relacionado com o aumento da diversidade proteica em comparação com os invertebrados.
Por que essas descobertas são importantes
O autor principal, Professor David Ferrier, da Escola de Biologia, disse:”Ficamos muito surpresos ao ver como esse pequeno grupo de genes muito específicos se destacou em comparação com qualquer outro tipo de gene que estudamos. Será emocionante determinar como essas diferentes formas de proteínas funcionam de maneiras diferentes, produzindo a diversidade de tipos de células que vemos agora nos vertebrados. “
Além de fornecer informações sobre como os vertebrados evoluíram, essas variações proteicas também podem ser valiosas para pesquisas futuras. Compreender como essas vias funcionam e como são ajustadas pode, em última análise, ajudar os cientistas a desenvolver novas formas de tratar doenças.
