A tecnologia de sequenciação de DNA está ajudando os cientistas a desenrolar as questões que os humanos têm perguntado sobre os animais há séculos. Ao traçar os genomas dos animais, agora temos uma melhor ideia de como a girafa teve seu enorme pescoço e por que as cobras são tão longas. O sequenciamento do genoma nos permite comparar e contrastar o DNA de diferentes animais e descobrir como eles evoluíram em suas próprias formas únicas.
Mas, em alguns casos, enfrentamos um mistério. Em alguns genomas de animais parecem estar faltando certos genes, aqueles que aparecem em outras espécies similares e devem estar presentes para manter os animais vivos. Esses genes aparentemente desaparecidos foram apelidados de Dark DNA ou”DNA escuro”. E a sua existência poderia mudar a forma como pensamos sobre a evolução.
Meus colegas e eu encontramos esse fenômeno quando sequenciamos o genoma do rato de areia (Psammomys obesus), uma espécie de gerbil que vive em desertos. Em particular, queríamos estudar os genes do gerbil relacionados à produção de insulina, para entender por que este animal é particularmente suscetível à diabetes tipo 2.
Mas quando buscamos um gene chamado Pdx1 que controla a secreção de insulina, descobrimos que faltava, assim como 87 outros genes que a cercavam. Alguns desses genes desaparecidos, incluindo Pdx1, são essenciais e, sem eles, um animal não pode sobreviver. Então, onde eles estão?
Físicos confirmam que há uma segunda camada de informação escondida em nosso DNA
A primeira pista foi que, em vários dos tecidos do corpo de ratos de areia, encontramos os produtos químicos que as instruções dos genes “desaparecidos” iriam criar. Isso só seria possível se os genes estivessem presentes em algum lugar do genoma, indicando que eles não estavam realmente perdidos, mas simplesmente escondidos.
As sequências de DNA desses genes são muito ricas em moléculas G e C, duas das quatro moléculas “base” que compõem o DNA.
Sabemos que as sequências ricas em GC causam problemas para certas tecnologias de sequenciamento de DNA. Isso torna mais provável que os genes que procuramos fossem difíceis de detectar ao invés de perder. Por esta razão, chamamos a sequência oculta ou “DNA escuro” como uma referência à matéria escura, o material que pensamos representa cerca de 25% do universo, mas que não podemos realmente detectar.
Ao estudar o genoma do rato de areia ainda mais, descobrimos que uma parte dele em particular tinha muitas mais mutações do que encontradas em outros genomas de roedores.
Todos os genes dentro deste ponto de acesso de mutação agora têm DNA muito rico em GC e mutaram de tal forma que são difíceis de detectar usando métodos padrão. A mutação excessiva geralmente interrompe o funcionamento de um gene, mas de alguma forma os genes do rato de areia conseguem ainda cumprir seus papéis, apesar da mudança radical na sequência do DNA. Esta é uma tarefa muito difícil para os genes. É como ganhar contagem regressiva usando apenas vogais.
Este tipo de DNA escuro já foi encontrado em aves. Os cientistas descobriram que dos genomas de aves atualmente sequenciados 274 genes estão “perdidos”. Estes incluem o gene da leptina (um hormônio que regula o equilíbrio energético), que cientistas não conseguiram encontrar por muitos anos.
Mais uma vez, esses genes têm um conteúdo de GC muito alto e seus produtos são encontrados nos tecidos do corpo dos pássaros, embora os genes parecem estar ausentes das sequências do genoma.
Derramando luz em DNA escuro
A maioria das definições de livro-texto da evolução indicam que ocorre em duas etapas: mutação seguida de seleção natural. A mutação de DNA é um processo comum e contínuo, e ocorre completamente ao acaso. A seleção natural age para determinar se as mutações são mantidas e transmitidas ou não, geralmente dependendo se elas resultam em maior sucesso reprodutivo.
Em suma, a mutação cria a variação no DNA de um organismo, a seleção natural decide se ele permanece ou se ele vai, e portanto avança a direção da evolução.
Mas pontos fortes de alta mutação dentro de um genoma significam que genes em certos locais têm uma maior chance de mutar do que outros. Isso significa que esses pontos fortes poderiam ser um mecanismo subestimado que também poderia influenciar a direção da evolução, o que significa que a seleção natural pode não ser a única força motriz.
Até agora, o DNA escuro parece estar presente em dois tipos muito distintos e distintos de animais. Mas ainda não está claro o quão generalizado poderia ser. Todos os genomas animais podem conter DNA escuro e, se não, o que torna os gerbils e as aves tão únicos?
O quebra-cabeça mais emocionante para resolver será descobrir o efeito que o DNA escuro teve na evolução animal.
No exemplo do rato de areia, o ponto forte de mutação pode ter tornado possível a adaptação do animal para a vida no deserto. Mas, por outro lado, a mutação pode ter ocorrido tão rapidamente que a seleção natural não foi capaz de agir de forma rápida o suficiente para remover qualquer coisa prejudicial no DNA.
Se for verdade, isso significaria que as mutações prejudiciais poderiam impedir o rato de areia de sobreviver fora do ambiente atual do deserto.
A descoberta de um fenômeno tão estranho certamente levanta questões sobre como os genomas evoluem, e o que poderia ter sido desperdiçado com os projetos existentes de sequenciamento do genoma. Talvez precisemos voltar e dar uma olhada.
Texto: Adam Hargreaves, pesquisador pós-doutorado, Universidade de Oxford.
Este artigo foi publicado originalmente no site The Conversation. Leia o artigo original aqui.
Fonte: Science Alert
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