Notícias | Desvendando o ‘gene egoísta’: cientistas usam a genômica para rastrear sua evolução e seus custos
Genes egoístas manipulam as regras da herança sem considerar o destino do organismo hospedeiro. Usando a genômica populacional, biólogos da University of Rochester revelaram pela primeira vez como um elemento genético egoísta chamado Segregation Distorter (SD) evoluiu e como afetou a estrutura do genoma ao longo do tempo.
O estudo foi liderado por Amanda Larracuente, professora associada de biologia, e Daven Presgraves, professor e chefe do Departamento de Biologia, e publicado na eLife. Eles descobriram que o SD não apenas altera a organização dos cromossomos, mas também reduz substancialmente a diversidade genética.
Primeiro sequenciamento do genoma completo de um gene egoísta em moscas-das-frutas
A equipe de pesquisa escolheu moscas-das-frutas como modelo. Esses pequenos insetos compartilham aproximadamente 70% dos genes relacionados a doenças com os seres humanos e têm ciclos reprodutivos curtos, o que permite produzir várias gerações rapidamente.
Os pesquisadores descobriram que, quando as fêmeas de mosca-das-frutas carregam o cromossomo SD, aproximadamente 50% de seus descendentes o herdam, em conformidade com a herança mendeliana. Os machos são muito diferentes: transmitem o cromossomo SD a quase 100% de seus descendentes porque o SD "mata" os espermatozoides que não o carregam, monopolizando efetivamente a transmissão.
Como o SD faz isso? Pesquisas mostram que ele evoluiu para um supergene, uma região cromossômica na qual vários genes egoístas estão fortemente ligados e são herdados juntos. Essa estrutura permite que os genes atuem em grupo, aumentando muito sua probabilidade de transmissão.
"Este é o primeiro sequenciamento do genoma completo de um cromossomo SD, o que nos permite revelar pela primeira vez a história desse supergene e seus efeitos de longo alcance no genoma", afirmou o professor Presgraves.
A vantagem de curto prazo de um supergene pode levar ao colapso no longo prazo
Embora o supergene tenha uma clara vantagem de curto prazo, com transmissão quase perfeita, os pesquisadores descobriram que essa vantagem tem como custo o bloqueio da recombinação genética.
Durante a reprodução sexual normal, os cromossomos de cada progenitor se recombinam e trocam material genético, produzindo descendentes únicos. A recombinação aumenta a diversidade genética e permite que a seleção natural remova mutações prejudiciais, mantendo as variantes benéficas.
O cromossomo SD não passa por essa recombinação. Ele evita trocar genes com o cromossomo normal para ser herdado como um segmento intacto. Como resultado, torna-se um terreno fértil para mutações: o estudo descobriu que os cromossomos SD acumulam muito mais mutações prejudiciais do que os cromossomos comuns.
"Sem recombinação genética, o cromossomo SD não pode usar a seleção natural para remover mutações, e essas mutações podem prejudicar a função ou a regulação dos genes", explicou a professora Larracuente.
O professor Presgraves observou ainda que evitar a recombinação pode estar conduzindo silenciosamente o SD à extinção evolutiva.
"Por não apresentar recombinação, o cromossomo SD começa a mostrar sinais de degeneração evolutiva", afirmou.
Por que os genes egoístas importam: do microscópico à visão ampla
As pesquisas sobre o SD não apenas revelam como alguns genes violam as regras justas da herança, mas também mostram que benefícios evolutivos de curto prazo podem trazer custos de longo prazo.
De forma mais ampla, elementos genéticos egoístas são encontrados em todo o genoma humano. Alguns podem alterar as proporções entre os sexos, afetar a fertilidade, aumentar os riscos de mutação ou acelerar a extinção de populações. Uma melhor compreensão desses fatores pode fornecer pistas importantes para futuras pesquisas sobre doenças genéticas e saúde reprodutiva.
Notícias | Desvendando o ‘gene egoísta’: cientistas usam a genômica para rastrear sua evolução e seus custos
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Genes egoístas manipulam as regras da herança sem considerar o destino do organismo hospedeiro. Usando a genômica populacional, biólogos da University of Rochester revelaram pela primeira vez como um elemento genético egoísta chamado Segregation Distorter (SD) evoluiu e como afetou a estrutura do genoma ao longo do tempo.
O estudo foi liderado por Amanda Larracuente, professora associada de biologia, e Daven Presgraves, professor e chefe do Departamento de Biologia, e publicado na eLife. Eles descobriram que o SD não apenas altera a organização dos cromossomos, mas também reduz substancialmente a diversidade genética.
Primeiro sequenciamento do genoma completo de um gene egoísta em moscas-das-frutas
A equipe de pesquisa escolheu moscas-das-frutas como modelo. Esses pequenos insetos compartilham aproximadamente 70% dos genes relacionados a doenças com os seres humanos e têm ciclos reprodutivos curtos, o que permite produzir várias gerações rapidamente.
Os pesquisadores descobriram que, quando as fêmeas de mosca-das-frutas carregam o cromossomo SD, aproximadamente 50% de seus descendentes o herdam, em conformidade com a herança mendeliana. Os machos são muito diferentes: transmitem o cromossomo SD a quase 100% de seus descendentes porque o SD "mata" os espermatozoides que não o carregam, monopolizando efetivamente a transmissão.
Como o SD faz isso? Pesquisas mostram que ele evoluiu para um supergene, uma região cromossômica na qual vários genes egoístas estão fortemente ligados e são herdados juntos. Essa estrutura permite que os genes atuem em grupo, aumentando muito sua probabilidade de transmissão.
"Este é o primeiro sequenciamento do genoma completo de um cromossomo SD, o que nos permite revelar pela primeira vez a história desse supergene e seus efeitos de longo alcance no genoma", afirmou o professor Presgraves.
A vantagem de curto prazo de um supergene pode levar ao colapso no longo prazo
Embora o supergene tenha uma clara vantagem de curto prazo, com transmissão quase perfeita, os pesquisadores descobriram que essa vantagem tem como custo o bloqueio da recombinação genética.
Durante a reprodução sexual normal, os cromossomos de cada progenitor se recombinam e trocam material genético, produzindo descendentes únicos. A recombinação aumenta a diversidade genética e permite que a seleção natural remova mutações prejudiciais, mantendo as variantes benéficas.
O cromossomo SD não passa por essa recombinação. Ele evita trocar genes com o cromossomo normal para ser herdado como um segmento intacto. Como resultado, torna-se um terreno fértil para mutações: o estudo descobriu que os cromossomos SD acumulam muito mais mutações prejudiciais do que os cromossomos comuns.
"Sem recombinação genética, o cromossomo SD não pode usar a seleção natural para remover mutações, e essas mutações podem prejudicar a função ou a regulação dos genes", explicou a professora Larracuente.
O professor Presgraves observou ainda que evitar a recombinação pode estar conduzindo silenciosamente o SD à extinção evolutiva.
"Por não apresentar recombinação, o cromossomo SD começa a mostrar sinais de degeneração evolutiva", afirmou.
Por que os genes egoístas importam: do microscópico à visão ampla
As pesquisas sobre o SD não apenas revelam como alguns genes violam as regras justas da herança, mas também mostram que benefícios evolutivos de curto prazo podem trazer custos de longo prazo.
De forma mais ampla, elementos genéticos egoístas são encontrados em todo o genoma humano. Alguns podem alterar as proporções entre os sexos, afetar a fertilidade, aumentar os riscos de mutação ou acelerar a extinção de populações. Uma melhor compreensão desses fatores pode fornecer pistas importantes para futuras pesquisas sobre doenças genéticas e saúde reprodutiva.
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