Por Carly Cassella
Publicado na ScienceAlert
O primeiro mapa completo do genoma de um ornitorrinco acaba de ser divulgado e é tão estranho quanto você esperaria de uma criatura com 10 cromossomos sexuais, um par de esporas venenosas, uma camada de pelo fluorescente e uma pele que ‘transpira’ leite.
O ornitorrinco é realmente uma das criaturas mais estranhas da Terra. Junto com a equidna, esses dois animais australianos pertencem a um grupo altamente especializado de mamíferos, conhecidos como monotremados, que põem ovos, mas também amamentam seus filhotes com leite.
Os genes de ambos são relativamente primitivos e inalterados, revelando uma mistura bizarra de várias classes de animais vertebrados, incluindo pássaros, répteis e mamíferos.
Por mais diferente que o ornitorrinco possa parecer à primeira vista, são essas mesmas diferenças que revelam nossas semelhanças e nossa ancestralidade compartilhada com outros vertebrados da Terra.
Os cientistas pensam que seu genoma pode nos contar segredos sobre nossa própria evolução e como nossos ancestrais mamíferos distantes transicionaram da postura de ovos para o parto.
“O genoma completo nos forneceu respostas de como algumas das características bizarras do ornitorrinco surgiram”, explica o biólogo evolutiva Guojie Zhang, da Universidade de Copenhague (Dinamarca).
“Ao mesmo tempo, decodificar o genoma do ornitorrinco é importante para melhorar nossa compreensão de como outros mamíferos evoluíram – incluindo nós, humanos”.
Nos anos anteriores, uma fêmea de ornitorrinco teve parte de seu genoma sequenciado, mas como não havia nenhuma sequência do cromossomo Y, muitas informações estavam faltando.
Usando um ornitorrinco macho, os pesquisadores agora criaram um mapa físico com um genoma de ornitorrinco altamente preciso.
Hoje, os mamíferos vivos estão divididos em três grupos, incluindo monotremados, marsupiais e eutéricos ou “placentários” – nós, humanos, pertencemos a esse último grupo.
Juntos, os dois últimos formam uma subclasse de mamíferos conhecida como Theria. Todos os mamíferos da subclasse Theria dão à luz a filhotes após uma gestação, mas os monotremados são muito diferentes para serem incluídos nesse grupo também.
Ainda não está claro quando todos esses três grupos distintos começaram a divergir uns dos outros. Alguns acham que os monotremados se separaram primeiro, com marsupiais e euterianos seguindo o exemplo. Outros acham que todos os três grupos divergiram aproximadamente ao mesmo tempo.
O genoma do ornitorrinco agora ajudou a esclarecer algumas das datas. Os dados coletados de linhagens de equidnas e de ornitorrincos sugerem que seu último ancestral comum viveu até 57 milhões de anos atrás.
Enquanto isso, os monotremados como um todo parecem ter divergido dos marsupiais e mamíferos euterianos há cerca de 187 milhões de anos.
Mesmo depois de todo esse tempo, o ornitorrinco permaneceu notavelmente inalterado, se adaptando a um nicho nas matas australianas que muitos marsupiais e mamíferos simplesmente não conseguiram.
Os autores estavam particularmente interessados nos cromossomos sexuais dos animais, que parecem ter se originado independentemente de outros mamíferos da subclasse Theria, todos contendo um par XY simples.
O ornitorrinco, no entanto, é o único animal conhecido com 10 cromossomos sexuais (equidnas têm nove). O ornitorrinco tem cromossomos 5X e 5Y organizados em um anel que parece ter se partido em pedaços ao longo da evolução dos mamíferos.
Comparando essas informações cromossômicas com os genomas de humanos, gambás, demônios da Tasmânia, galinhas e lagartos, os autores descobriram que os cromossomos sexuais do ornitorrinco têm mais em comum com pássaros como galinhas do que com mamíferos como humanos.
Mas enquanto os ornitorrincos põem ovos como galinhas, eles alimentam os filhotes com seu leite como os mamíferos da subclasse Theria.
Não é muito surpreendente, portanto, que os genomas dos monotremados contenham a maioria dos genes responsáveis pela lactação que outros mamíferos da subclasse Theria possuem.
Os genes da caseína ajudam a codificar certas proteínas no leite dos mamíferos, mas os monotremados parecem ter caseínas extras com funções desconhecidas. Dito isso, seu leite não é diferente do que vem de uma vaca ou mesmo de um ser humano em lactação.
Como tal, o ornitorrinco provavelmente não é tão dependente das proteínas do ovo quanto outras espécies de aves e répteis, porque mais tarde ele pode alimentar seus filhotes por meio das glândulas de lactação em sua pele.
Seu genoma sustenta esse processo. Enquanto pássaros e répteis dependem de três genes que codificam as principais proteínas do ovo, o ornitorrinco parece ter perdido a maioria desses genes há cerca de 130 milhões de anos. As galinhas hoje têm todos os três genes de proteínas do ovo, os humanos não têm nenhum e o ornitorrinco tem apenas uma cópia totalmente funcional restante.
O ornitorrinco é um estranho intermediário e seu genoma é uma espécie de ponte para nosso próprio passado evolutivo.
“Isso nos revela que a produção de leite em todas as espécies existentes de mamíferos foi desenvolvida através do mesmo conjunto de genes derivados de um ancestral comum que viveu há mais de 170 milhões de anos – ao lado dos primeiros dinossauros do período jurássico”, diz Zhang.
O genoma completo também revelou a perda de quatro genes associados ao desenvolvimento dentário, que provavelmente desapareceram há cerca de 120 milhões de anos. Para comer, o ornitorrinco agora usa um par de lâminas semelhantes a chifres para moer a comida.
As esporas venenosas em suas patas traseiras podem ser explicadas pelos genes das defensinas da criatura, que estão associados ao sistema imunológico de outros mamíferos e parecem dar origem a proteínas únicas em seu veneno. As equidnas, que também tiveram seus sequenciamentos genômicos completos, parecem ter perdido esse gene do veneno.
Os autores afirmam que seus resultados representam “parte da biologia mais fascinante do ornitorrinco e da equidna”.
“Os novos genomas de ambas as espécies permitirão maiores descobertas sobre as inovações da subclasse Theria e a biologia e evolução desses extraordinários mamíferos que botam ovos”, concluem eles.
O estudo foi publicado na Nature.
