Bem vindo(a) ao CENAPRO - Centro de Ensino e Aperfeiçoamento Profissional
 
 
 
 
 
  
NOTÍCIAS

01/07/2019
Ciência e Pesquisa
Espermatozoide tem função mais importante na evolução do que se sabia
Célula com metade do DNA facilita que mutação genética benéfica se espalhe, propõe novo modelo
Sabe-se que uma mutação genética só passa de uma geração para a outra se estiver presente nos genes dos gametas dos pais – no óvulo ou no espermatozoide, no nosso caso. Mas ainda é alvo de debate a forma como mutações adaptativas – aquelas que beneficiam o organismo de alguma forma, seja dando a ele maior capacidade de sobreviver ou de deixar mais filhos, por exemplo – se espalham e se fixam em uma determinada população ou espécie. Um artigo publicado na importante revista especializada Genome Research propõe uma explicação que passa pela seleção natural nas únicas células dos machos de humanos e outras espécies que carregam só metade dos nossos pares de cromossomos: os gametas masculinos.

Mutações adaptativas dão origem a genes novos, o que, no jargão dos cientistas, não se refere a mutações individuais, mas sim àquelas presentes no nível da população. “Genes novos são os genes que existem numa espécie, mas não existem nas outras que são aparentadas. Eles surgiram recentemente na evolução”, explica a bióloga Maria Dulcetti Vibranovski, professora do Instituto de Biociências (IB) da USP e supervisora do estudo relatado no artigo. Ela, que assina o artigo junto com o professor aposentado Paulo Otto e a estudante de pós-graduação Júlia Raíces, investiga os padrões de surgimento de novos genes ao longo do processo evolutivo.

A bióloga conta que, inicialmente, a ideia do estudo era responder a uma pergunta: por que novos genes aparecem mais ativos nas células germinativas masculinas? Que eles são mais ativos nessas células já era um dado conhecido pelos cientistas, algo que se aplicava tanto aos mamíferos quanto a espécies de plantas. Um dos aspectos dos genes novos que intrigam a comunidade científica é justamente o fato de uma proporção exagerada deles ter funções exclusivas do sexo masculino.

Mosca-das-frutas

Em trabalhos anteriores, a pesquisadora havia observado a mesma tendência nos testículos de moscas do gênero Drosophila, conhecidas como moscas-das-frutas. Ela trabalha com drosófilas porque esses insetos são um ótimo modelo para os estudos evolutivos: são pequenos, fáceis de manipular, têm um ciclo de vida de apenas uma semana e com uma única garrafa e um meio de cultura é possível criar um grande número de moscas.

O modelo proposto por Maria e seus colegas prevê que os novos genes têm maior possibilidade de se fixarem em uma determinada população ou espécie quando estão ativos em células haploides, do que em diploides. A diferença entre estes dois tipos de células é que o genoma da célula haploide é formado por apenas uma cópia de cada cromossomo, enquanto a célula diploide tem duas cópias. Óvulos e espermatozoides são células haploides que, quando se juntam, dão origem a uma célula diploide.

“Eles descobriram que a maioria dos genes novos funcionam nas últimas fases da formação dos espermatozoides (quando os cromossomos de origem materna e paterna já se separaram), o que não se sabia anteriormente”, disse o geneticista Antônio Bernardo Carvalho, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Ele não participou da pesquisa, mas aceitou comentá-la.

Formação em três fases

Para compreender o modelo, é preciso entender como as células germinativas masculinas se desenvolvem. Esse processo, chamado de gametogênese masculina ou espermatogênese, acontece nos testículos (no caso das plantas, em estruturas com função análoga) e se inicia a partir da mitose de uma célula-tronco. Nessa primeira fase, a célula original se divide em novas células com o mesmo material genético. Até então, todas são diploides.

Na sequência, elas passam pela meiose, uma fase na qual cada célula se divide em outras quatro que carregam apenas metade do material genético original. Ficam com uma cópia de cada cromossomo – ou seja, são haploides. Na última fase da espermatogênese, essas células haploides se especializam, alongam-se e criam cauda. Essa fase é chamada de pós-meiose.

Munindo-se de uma base de dados de experimentos anteriores e bancos de dados públicos, os pesquisadores usaram técnicas de bioinformática e modelagem matemática para testar alguns pressupostos do modelo. Os dados são de drosófilas, mas se aplicam a outros organismos, já que a gametogênese do pólen das plantas e dos espermatozoides humanos são gerados por um processo similar.

Eles observaram que os genes novos ficam ativos em volume muito maior na meiose e na pós-meiose do que durante a mitose, o que sugere que deveriam ter alguma função nas fases mais tardias. Na sequência, o grupo verificou que os genes ativos nas fases haploides têm uma assinatura de seleção positiva, uma informação no nível molecular que indica que esses genes trazem mutações benéficas, adaptativas. Funciona mais ou menos assim: quando a mutação traz alguma característica nova e benéfica para o organismo, a frequência do novo gene nos gametas dos indivíduos de uma dada população é maior do que quando a mutação é prejudicial, ou do que numa situação em que ela não ajuda nem atrapalha.

“Evolução funciona assim: eu tenho uma cadeira. Se eu mudo um pedaço da cadeira, é mais fácil ela se tornar uma cadeira não funcional do que uma cadeira melhor, certo? A maior parte das vezes que você tem mutação, vira uma cadeira que vai quebrar e não vai funcionar. Mas de vez em quando aparece alguma coisa boa. Toda a nossa diversidade vem de um processo que é aleatório. Então, para surgir uma coisa boa, tem que ter surgido várias coisas que talvez não sejam tão vantajosas”, explica Maria Vibranovski.

Vale lembrar que genes novos não surgem de uma vez só em todos os indivíduos de uma espécie. “Vai surgir em alguns e, se for importante para aquele organismo e trouxer algum tipo de adaptação, aqueles indivíduos que portam o gene novo terão capacidade de sobreviver melhor ou deixar mais filhos. Com isso, ao longo das gerações, essa mutação pode se fixar, se tornar presente em todos os indivíduos daquela população ou daquela espécie”, afirma a professora do IB. Com informações da USP
Labnetwork

« Voltar
  
 
Desenvolvido por:
Centro de Ensino e Aperfeiçoamento Profissional - CENAPRO
CNPJ: 020.149.945/0001-87 - BELÉM/PA
Fone: (91) 91223-9322 / Claro (91) 98423-3611 / Tim (91) 98309-5846
Sistema Antistress: