Uma mudança genética em nossos ancestrais pode explicar parcialmente por que os humanos não têm cauda como os macacos, segundo um novo estudo liderado por pesquisadores da NYU Grossman School of Medicine.
Publicado on-line em 28 de fevereiro como matéria de capa da revista Nature, o trabalho comparou o DNA de macacos sem cauda e humanos com o de macacos com cauda, e encontrou uma inserção de DNA compartilhada por macacos e humanos, mas ausente em macacos.
Quando a equipa projetou uma série de ratos para examinar se a inserção, num gene chamado TBXT, afetava as suas caudas, encontraram uma variedade de efeitos nas caudas, incluindo alguns ratos que nasceram sem cauda.
“Nosso estudo começa a explicar como a evolução removeu nossas caudas, uma questão que me intriga desde que eu era jovem”, diz o autor correspondente do estudo.
Mais de 100 genes foram ligados por trabalhos anteriores ao desenvolvimento de caudas em várias espécies de vertebrados, e os autores do estudo levantaram a hipótese de que a perda da cauda ocorreu através de alterações no código do DNA (mutações) de um ou mais deles.
Notavelmente, dizem os autores do estudo, o novo estudo descobriu que as diferenças nas caudas não vieram de mutações TBXT, mas sim da inserção de um fragmento de DNA chamado AluY no código regulador do gene nos ancestrais dos macacos e dos humanos.
Surpresa profunda
A nova descoberta decorre do processo pelo qual as instruções genéticas são convertidas em proteínas, as moléculas que constituem as estruturas e sinais do corpo. O DNA é “lido” e convertido em um material relacionado no RNA e, finalmente, em RNA mensageiro maduro (mRNA), que produz proteínas.
Em uma etapa fundamental que produz o mRNA, seções “espaçadoras” chamadas íntrons são cortadas do código, mas antes disso orientam a costura (splicing) apenas das seções de DNA, chamadas exons, que codificam as instruções finais.
Além disso, os genomas dos animais vertebrados evoluíram para apresentar splicing alternativo, no qual um único gene pode codificar mais de uma proteína, omitindo ou adicionando sequências de éxons. Além do splicing, o genoma humano tornou-se ainda mais complexo ao evoluir para incluir “incontáveis” interruptores, parte da mal compreendida “matéria escura” que ativa genes em diferentes níveis em diferentes tipos de células.
Ainda outro trabalho mostrou que metade desta “matéria escura” não genética no genoma humano, que se encontra entre os genes e dentro dos íntrons, consiste em sequências de DNA altamente repetidas. Além disso, a maioria dessas repetições consiste em retrotransposons, também chamados de “genes saltadores” ou “elementos móveis”, que podem se mover e inserir-se repetida e aleatoriamente no código humano.
Reunindo esses detalhes, o presente estudo descobriu que a inserção do transposon de interesse, AluY, que afetou o comprimento da cauda, ocorreu aleatoriamente em um íntron dentro do código TBXT. Embora não tenha alterado uma parte da codificação, a inserção do íntron, como mostrou a equipe de pesquisa, influenciou o splicing alternativo, algo nunca visto antes, para resultar em uma variedade de comprimentos de cauda.
Xia encontrou uma inserção AluY que permaneceu no mesmo local dentro do gene TBXT em humanos e macacos, resultando na produção de duas formas de RNA TBXT. Um deles, teorizam, contribuiu diretamente para a perda da cauda.
“Esta descoberta é notável porque a maioria dos íntrons humanos carrega cópias de DNAs repetitivos e saltitantes sem qualquer efeito na expressão genética, mas esta inserção específica de AluY fez algo tão óbvio quanto determinar o comprimento da cauda”, disse Boeke, diretor do Instituto Sol e Judith Bergstein para Genética de Sistemas na NYU Langone Health.
Acredita-se que a perda de cauda no grupo de primatas que inclui gorilas, chimpanzés e humanos tenha ocorrido há cerca de 25 milhões de anos, quando o grupo evoluiu para longe dos macacos do Velho Mundo, disseram os autores.
Após esta divisão evolutiva, o grupo de macacos, que inclui os humanos atuais, evoluiu para a formação de menos vértebras caudais, dando origem ao cóccix, ou cóccix. Embora a razão para a perda da cauda seja incerta, alguns especialistas propõem que ela possa ter sido mais adequada à vida no solo do que nas árvores.
Qualquer vantagem resultante da perda da cauda foi provavelmente poderosa, dizem os pesquisadores, porque pode ter acontecido apesar de ter um custo. Os genes influenciam frequentemente mais do que uma função no corpo, pelo que as alterações que trazem uma vantagem num local podem ser prejudiciais noutro. Especificamente, a equipe de pesquisa encontrou um pequeno aumento nos defeitos do tubo neural em camundongos com a inserção do estudo no gene TBXT.
“Experiências futuras testarão a teoria de que, num antigo compromisso evolutivo, a perda de uma cauda em humanos contribuiu para os defeitos congênitos do tubo neural, como os envolvidos na espinha bífida, que são vistos hoje em um em cada mil neonatos humanos.” disse Yanai, também do Instituto de Genética de Sistemas.
Publicado em Phys.Org
