Cientistas da Universidade de St Andrews identificaram uma lacuna importante na compreensão de como surgiram os animais com coluna vertebral. Isto inclui mamíferos, peixes, répteis e anfíbios. Os dados obtidos ajudam a explicar como os vertebrados surgiram e se diversificaram a partir de ancestrais animais mais simples.
O estudo foi publicado em 2 de fevereiro na revista Biologia BMC. No estudo, os pesquisadores descobriram um padrão incomum na evolução de certos genes, sugerindo que essas mudanças desempenharam um papel fundamental no desenvolvimento inicial e na extensão da vida dos vertebrados.
Como as células interagem durante o desenvolvimento
Todos os animais dependem de vias de sinalização complexas que permitem que as células se comuniquem entre si. Essas vias direcionam processos importantes, como a formação de embriões e o desenvolvimento de órgãos. Eles são importantes para o crescimento normal e também estão intimamente ligados a doenças quando ocorrem mutações, por isso são frequentemente alvos para o desenvolvimento de medicamentos.
No centro dessas vias estão proteínas especializadas que determinam como os sinais são interpretados dentro das células. Essas proteínas atuam como pontos de controle, direcionando as células para determinados comportamentos e padrões de atividade genética.
Comparação de ascídias, lampreias e sapos
Para compreender melhor como estes sistemas evoluíram, os investigadores geraram novos dados genéticos sobre ascídias, lampreias e espécies de rãs. As ascídias são invertebrados, o que os torna úteis para distinguir entre animais sem coluna vertebral e animais com coluna vertebral. As lampreias representam um dos primeiros ramos dos vertebrados, ajudando os investigadores a identificar quando surgiram as principais alterações genéticas.
A equipe descobriu que os genes responsáveis pela produção das proteínas sinalizadoras de saída evoluíram de maneira distinta durante a transição de invertebrados para vertebrados.
Uma primeira olhada usando sequenciamento de DNA de moléculas longas
O estudo contou com o sequenciamento de DNA de moléculas longas, técnica que permite a separação e identificação de diferentes transcritos produzidos por um único gene. Esta abordagem nunca antes foi aplicada a genes expressos nestes animais em particular.
Como resultado, pela primeira vez, os investigadores conseguiram mapear todo o espectro de transcrições e proteínas criadas por estes genes durante o desenvolvimento dos vertebrados.
Um aumento na diversidade de proteínas
Ao contrário da água do mar, tanto a lampreia como a rã produziram muito mais versões de proteínas a partir de genes de sinalização individuais. Este aumento foi muito maior do que o observado para a maioria dos outros tipos de genes.
A escala desta mudança destacou-se vividamente. Como estas vias de sinalização influenciam a forma como as células se desenvolvem em diferentes tecidos e órgãos, os investigadores acreditam que a diversidade expandida de proteínas provavelmente contribuiu para o aumento da complexidade observada nos vertebrados (animais com coluna vertebral) em comparação com os invertebrados.
Por que essas descobertas são importantes
O autor principal, Professor David Ferrier, da Escola de Biologia, disse:”Foi muito surpreendente para nós ver como este pequeno conjunto de genes muito específicos se destacou na forma como se comportaram em comparação com qualquer outro tipo de gene que analisamos. Será interessante determinar como essas diferentes formas da proteína funcionam de diferentes maneiras para criar a diversidade de tipos de células que vemos agora nos vertebrados. “
Estas variações de proteínas não só fornecem informações sobre como os vertebrados evoluíram, mas também podem ser úteis para pesquisas futuras. Compreender como estas vias funcionam e como podem ser reguladas pode, em última análise, ajudar os cientistas a desenvolver novas abordagens para combater a doença.
