Drosophila Melanogaster e a Genética do Desenvolvimento

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A evolução gerou estratégias novas e diferentes para transformar um zigoto em um adulto. Nas plantas e nos animais pluricelulares, um óvulo fertilizado sofre uma série de eventos. Ao longo do crescimento embrionário alguns genes são ativados e outros desativados. Dessa maneira surge a diferenciação celular, ou seja, tipos celulares com formatos e funções distintos, que organizam os diversos tecidos e posteriormente formarão os órgãos.

Se faz necessário explicar um pouco da expressão gênica num contexto mais amplo. Cada célula do seu corpo, com raríssimas exceções, carrega o conjunto completo de instruções que perfaz todo o seu corpo. Nas células de seus olhos há genes que fazem seu cabelo crescer. Nas células da sua pele há genes que determinam a cor dos seus olhos. Mesmo os genes supostamente ativos em certos tipos de células não estão ativos o tempo todo. Ao invés disso, estes genes são ligados apenas quando sua expressão é necessária e depois são desligados de novo, como quando você acende a luz do quarto pra procurar alguma coisa e depois desliga pra sair do quarto.

A genética do Desenvolvimento procura explicar como um estado diferenciado se desenvolve a partir de padrões de expressão genômica. Os genomas animais contem dezenas de milhões de genes, mas só um pequeno subgrupo controla os eventos que molda o corpo adulto. Foi observado subgrupos semelhantes controlando o desenvolvimento de todos os organismos pluricelulares conhecidos atualmente, desde uma Drosophila Melanogaster ao Homo Sapiens Sapiens.

Dentre esses subgrupos, o mais conhecido são os genes Hox. Foram encontrados em todos os filos de metazoários já estudados e, por isso, se diz que são genes conservados. Esses genes são essenciais para o desenvolvimento completo dos organismos, especialmente na definição do eixo ântero-posterior, mas em alguns grupos de animais eles também estimulam a formação de tipos celulares específicos e a formação de órgãos ou estruturas acessórias.

Os Hox expressam fatores de transcrição e se organizam em clusters gênicos que também são conservados em todos os grupos animais já estudados. Dentro dos clusters, os Hox se organizam em uma ordem específica, associada ao local onde se expressam. Assim, os primeiros genes do cluster se expressam no local que será a extremidade anterior daquele embrião, e os últimos, na extremidade posterior. Essa disposição alinhada, com a expressão gênica sequencial, representa a característica denominada colinearidade espacial.

A conservação evolutiva dos mecanismos de desenvolvimento pode ser estudada por meio de organismos modelos. Drosophila é um gênero formado por um grande número de espécies de pequenas moscas. Atualmente, existem cerca de duas mil espécies descritas no gênero. Dentre todas as espécies do gênero, a mais conhecida é a Drosophila melanogaster. Esta espécie foi usada como modelo em pesquisas que contribuíram para o desenvolvimento de importantes conceitos de genética.

Durante muito tempo, as drosófilas foram conhecidas como moscas-das-frutas, entretanto essa nomenclatura já não é mais utilizada por se referir mais apropriadamente às moscas da família Tephritidae, que causam prejuízo aos fruticultores. As drosófilas alimentam-se de leveduras em frutos já caídos, em início de decomposição, e, portanto, não causam prejuízo. Algumas espécies se alimentam em outros substratos, como cactáceas e guano de morcego, entre outros.

A drosophila tem um curto ciclo de vida diplóide que se presta bem à análise genética. Apos eclodir de um ovo, a mosca desenvolve-se em vários estágios larvares e um estagio de pupa antes de virar adulto, que logo se torna sexualmente maduro. O sexo é determinado pelos cromossomos sexuais X e Y ( XX para a fêmea, XY macho), embora, em contraste com os humanos o número de X em relação ao número de autossomos é que determina o sexo.

Alguns experimentos com esse organismo modelo mostraram resultados interessantes: marcadores coloridos para determinados tipos de proteínas foram aplicados a ovos de Drosophila, e o resultado foi um ovo com listras coloridas, mostrando que diferentes partes do embrião continham proteínas diferentes. Estas proteínas promovem a transcrição de outros genes, que por sua vez promovem a transcrição de outros, numa cascata que culmina com a diferenciação das células e dos tecidos.

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Ovo de Drosophila. As cores evidenciam as diferentes proteínas que são expressas em diferentes localizações no embrião

Neste caso, o desenvolvimento de diferentes estruturas em adultos de Drosophila depende da posição das diferentes células no embrião. Experimentos de trocas de segmentos depois de algumas horas após a fertilização do óvulo de Drosophila provocam o aparecimento de estruturas como antenas no lugar de pernas ou vice-versa. O mais interessante disso é que os genes que provocam essa diferenciação foram encontrados em outros animais, inclusive nos mamíferos complexos como o Homo Sapiens Sapiens.

Os dados expostos corroboram com a ideia de que todos os organismos conhecidos vieram de uma única célula ancestral. O que determina a incrível variedade de seres vivos, bem como de diferentes “ perfis fenotípicos” dentro de uma mesma espécie, é o modo como se dará os processos de expressão gênica.

Os mesmos genes que acionam o desenvolvimento em Drosophila, acionam também em outros animais
Os mesmos genes que acionam o desenvolvimento em Drosophila, acionam também em outros animais

Bibliografia:

Robinson, Tara. Genetics for Dummies, Cap. 10. Wiley Publishing Inc. 2005.
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