Notícias | Estudo revela como ‘cromossomos egoístas’ sequestram mecanismos genéticos para eliminar espermatozoides concorrentes
Um novo estudo liderado pela Universidade de Utah revelou um mecanismo genético que há muito intriga os biólogos evolucionistas: como os “cromossomos egoístas” manipulam a reprodução para aumentar as chances de serem transmitidos à próxima geração. O estudo descobriu que esses cromossomos sequestram um gene chamado Overdrive (Ovd) para eliminar espermatozoides concorrentes.
Normalmente, o Overdrive atua no “controle de qualidade” durante o desenvolvimento dos espermatozoides, identificando e removendo células espermáticas anormais. Os cromossomos egoístas exploram esse mecanismo para eliminar concorrentes saudáveis e aumentar suas próprias chances de herança.
As descobertas foram publicadas na Nature Communications.
A distorção da segregação rompe a regra de herança 50%
Segundo a herança mendeliana, os genes parentais geralmente têm cerca de 50% de chance de serem transmitidos aos descendentes. Em alguns casos, porém, os genes usam mecanismos especiais para aumentar suas chances de herança.
Esse fenômeno é conhecido como distorção da segregação.
A equipe observou o fenômeno em duas espécies de moscas-das-frutas. Embora as espécies carreguem cromossomos egoístas completamente diferentes, ambos exploram a mesma via genética — o Overdrive.
O primeiro autor e biólogo da Universidade de Utah Jackson Ridges disse que essa foi a primeira descoberta de que cromossomos egoístas que evoluíram de forma independente dependem do mesmo gene para eliminar gametas concorrentes.
Ele disse: “Esta é a primeira demonstração de que o mesmo gene desempenha um papel fundamental em múltiplos sistemas independentes de cromossomos egoístas. Isso sugere que diferentes cromossomos podem evoluir de forma independente enquanto exploram o mesmo mecanismo celular.”
O Overdrive normalmente remove espermatozoides anormais
Os pesquisadores descobriram que o Overdrive normalmente funciona como um sistema de controle de qualidade durante o desenvolvimento dos espermatozoides.
Se surgirem anormalidades durante a formação dos espermatozoides, o Ovd aciona um mecanismo que impede esses gametas de continuar se desenvolvendo, ajudando a manter a qualidade das células germinativas.
Os cromossomos egoístas podem manipular esse mecanismo para que ele remova não apenas espermatozoides anormais, mas também espermatozoides normais que carregam outros cromossomos.
Isso confere uma vantagem competitiva aos espermatozoides que carregam o cromossomo egoísta e aumenta a probabilidade de esse cromossomo chegar à próxima geração.
Experimentos de nocaute gênico revelam seu papel fundamental
Para testar o papel do Ovd, a equipe realizou experimentos de nocaute gênico em Drosophila pseudoobscura e Drosophila melanogaster.
Eles deletaram o Ovd e observaram os efeitos sobre a reprodução. Surpreendentemente, sem o gene, as moscas continuaram produzindo espermatozoides em grande parte normalmente.
Isso sugere que o Ovd não é essencial para a formação dos espermatozoides e, em vez disso, provavelmente atua no controle de qualidade.
Os pesquisadores compararam esse mecanismo com o conhecido gene supressor de tumores P53. O P53 normalmente impede a proliferação celular excessiva, mas, na ausência de danos ao DNA, as células podem sobreviver sem ele.
Por isso, a equipe levantou a hipótese de que o Ovd atua apenas quando detecta uma anormalidade.
Experimento com calor confirma função de controle de qualidade
Para testar essa hipótese, os pesquisadores usaram um fenômeno conhecido na reprodução das moscas-das-frutas: as moscas macho geralmente se tornam inférteis acima de 31°C, embora o motivo não esteja claro.
Moscas normais e moscas sem Ovd foram mantidas em alta temperatura por uma semana.
As moscas normais se tornaram completamente inférteis, enquanto as moscas sem Ovd continuaram produzindo descendentes.
A equipe concluiu que, sob estresse, como em temperaturas elevadas, o Ovd impede o desenvolvimento de espermatozoides potencialmente danificados e, assim, evita a produção de gametas de baixa qualidade.
O coautor e professor associado da Universidade de Utah Nitin Phadnis disse: “Este resultado torna quase certo que a função normal do Overdrive é impedir a produção de gametas anormais. Quando removemos esse ‘bloqueador’, o comportamento dos cromossomos egoístas também desaparece.”
Os pesquisadores enfatizaram que o Overdrive não é, por si só, um “gene egoísta”, mas um sistema reprodutivo de controle de qualidade explorado pelos cromossomos egoístas.
Possíveis pistas sobre infertilidade e evolução das espécies
Os cientistas descobriram a distorção da segregação pela primeira vez na mosca-das-frutas Drosophila obscura na década de 1920s. Desde então, mecanismos semelhantes foram encontrados em todo o reino animal, de nematódeos a mamíferos, mas sua base molecular permaneceu desconhecida.
Embora nenhum sistema genético idêntico tenha sido identificado em humanos, os pesquisadores acreditam que os seres humanos podem ter mecanismos reprodutivos de controle de qualidade semelhantes, envolvendo diferentes ferramentas moleculares.
A equipe afirmou que a descoberta pode oferecer novas pistas sobre os mecanismos genéticos da infertilidade masculina e do isolamento reprodutivo entre espécies.
Phadnis observou que os cientistas há muito buscam explicar como genes egoístas causam infertilidade e impulsionam a especiação, e que um estudo mais aprofundado do Overdrive oferece uma nova direção.
Estudos futuros investigarão mecanismos semelhantes em mais espécies
A equipe planeja eliminar o Overdrive em mais espécies de moscas-das-frutas para avaliar se outros cromossomos egoístas também exploram esse sistema de controle de qualidade.
Os pesquisadores também planejam investigar se existe distorção da segregação semelhante na linhagem humana.
Eles disseram que uma compreensão mais profunda dessa “competição interna” genética pode revelar conflitos genéticos na evolução e promover avanços na biologia reprodutiva e na genética.
Notícias | Estudo revela como ‘cromossomos egoístas’ sequestram mecanismos genéticos para eliminar espermatozoides concorrentes
Notícias | Estudo revela como ‘cromossomos egoístas’ sequestram mecanismos genéticos para eliminar espermatozoides concorrentes
Um novo estudo liderado pela Universidade de Utah revelou um mecanismo genético que há muito intriga os biólogos evolucionistas: como os “cromossomos egoístas” manipulam a reprodução para aumentar as chances de serem transmitidos à próxima geração. O estudo descobriu que esses cromossomos sequestram um gene chamado Overdrive (Ovd) para eliminar espermatozoides concorrentes.
Normalmente, o Overdrive atua no “controle de qualidade” durante o desenvolvimento dos espermatozoides, identificando e removendo células espermáticas anormais. Os cromossomos egoístas exploram esse mecanismo para eliminar concorrentes saudáveis e aumentar suas próprias chances de herança.
As descobertas foram publicadas na Nature Communications.
A distorção da segregação rompe a regra de herança 50%
Segundo a herança mendeliana, os genes parentais geralmente têm cerca de 50% de chance de serem transmitidos aos descendentes. Em alguns casos, porém, os genes usam mecanismos especiais para aumentar suas chances de herança.
Esse fenômeno é conhecido como distorção da segregação.
A equipe observou o fenômeno em duas espécies de moscas-das-frutas. Embora as espécies carreguem cromossomos egoístas completamente diferentes, ambos exploram a mesma via genética — o Overdrive.
O primeiro autor e biólogo da Universidade de Utah Jackson Ridges disse que essa foi a primeira descoberta de que cromossomos egoístas que evoluíram de forma independente dependem do mesmo gene para eliminar gametas concorrentes.
Ele disse: “Esta é a primeira demonstração de que o mesmo gene desempenha um papel fundamental em múltiplos sistemas independentes de cromossomos egoístas. Isso sugere que diferentes cromossomos podem evoluir de forma independente enquanto exploram o mesmo mecanismo celular.”
O Overdrive normalmente remove espermatozoides anormais
Os pesquisadores descobriram que o Overdrive normalmente funciona como um sistema de controle de qualidade durante o desenvolvimento dos espermatozoides.
Se surgirem anormalidades durante a formação dos espermatozoides, o Ovd aciona um mecanismo que impede esses gametas de continuar se desenvolvendo, ajudando a manter a qualidade das células germinativas.
Os cromossomos egoístas podem manipular esse mecanismo para que ele remova não apenas espermatozoides anormais, mas também espermatozoides normais que carregam outros cromossomos.
Isso confere uma vantagem competitiva aos espermatozoides que carregam o cromossomo egoísta e aumenta a probabilidade de esse cromossomo chegar à próxima geração.
Experimentos de nocaute gênico revelam seu papel fundamental
Para testar o papel do Ovd, a equipe realizou experimentos de nocaute gênico em Drosophila pseudoobscura e Drosophila melanogaster.
Eles deletaram o Ovd e observaram os efeitos sobre a reprodução. Surpreendentemente, sem o gene, as moscas continuaram produzindo espermatozoides em grande parte normalmente.
Isso sugere que o Ovd não é essencial para a formação dos espermatozoides e, em vez disso, provavelmente atua no controle de qualidade.
Os pesquisadores compararam esse mecanismo com o conhecido gene supressor de tumores P53. O P53 normalmente impede a proliferação celular excessiva, mas, na ausência de danos ao DNA, as células podem sobreviver sem ele.
Por isso, a equipe levantou a hipótese de que o Ovd atua apenas quando detecta uma anormalidade.
Experimento com calor confirma função de controle de qualidade
Para testar essa hipótese, os pesquisadores usaram um fenômeno conhecido na reprodução das moscas-das-frutas: as moscas macho geralmente se tornam inférteis acima de 31°C, embora o motivo não esteja claro.
Moscas normais e moscas sem Ovd foram mantidas em alta temperatura por uma semana.
As moscas normais se tornaram completamente inférteis, enquanto as moscas sem Ovd continuaram produzindo descendentes.
A equipe concluiu que, sob estresse, como em temperaturas elevadas, o Ovd impede o desenvolvimento de espermatozoides potencialmente danificados e, assim, evita a produção de gametas de baixa qualidade.
O coautor e professor associado da Universidade de Utah Nitin Phadnis disse: “Este resultado torna quase certo que a função normal do Overdrive é impedir a produção de gametas anormais. Quando removemos esse ‘bloqueador’, o comportamento dos cromossomos egoístas também desaparece.”
Os pesquisadores enfatizaram que o Overdrive não é, por si só, um “gene egoísta”, mas um sistema reprodutivo de controle de qualidade explorado pelos cromossomos egoístas.
Possíveis pistas sobre infertilidade e evolução das espécies
Os cientistas descobriram a distorção da segregação pela primeira vez na mosca-das-frutas Drosophila obscura na década de 1920s. Desde então, mecanismos semelhantes foram encontrados em todo o reino animal, de nematódeos a mamíferos, mas sua base molecular permaneceu desconhecida.
Embora nenhum sistema genético idêntico tenha sido identificado em humanos, os pesquisadores acreditam que os seres humanos podem ter mecanismos reprodutivos de controle de qualidade semelhantes, envolvendo diferentes ferramentas moleculares.
A equipe afirmou que a descoberta pode oferecer novas pistas sobre os mecanismos genéticos da infertilidade masculina e do isolamento reprodutivo entre espécies.
Phadnis observou que os cientistas há muito buscam explicar como genes egoístas causam infertilidade e impulsionam a especiação, e que um estudo mais aprofundado do Overdrive oferece uma nova direção.
Estudos futuros investigarão mecanismos semelhantes em mais espécies
A equipe planeja eliminar o Overdrive em mais espécies de moscas-das-frutas para avaliar se outros cromossomos egoístas também exploram esse sistema de controle de qualidade.
Os pesquisadores também planejam investigar se existe distorção da segregação semelhante na linhagem humana.
Eles disseram que uma compreensão mais profunda dessa “competição interna” genética pode revelar conflitos genéticos na evolução e promover avanços na biologia reprodutiva e na genética.
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