Um sistema sofisticado orienta o desenvolvimento de nossos membros. Pesquisadores da Universidade de Basel lançaram uma nova luz sobre o kit de ferramentas genanãticas usado durante a evolução para criar uma variedade de extremidades diferentes, como nadadeiras, asas, cascos, dedos dos panãs e das ma£os.

Muitas coisas podem dar errado quando um a³vulo fertilizado se transforma em um embria£o e, por fim, da¡ origem a um recanãm-nascido, pois as mutações no genoma que afetam o desenvolvimento são relativamente comuns. O fato de o desenvolvimento embriona¡rio geralmente ser perfeito para humanos e animais se deve ao fato de que os programas genanãticos são controlados por uma sanãrie de circuitos genanãticos que podem se apoiar mutuamente de forma autorregulata³ria.

Esta robustez dos programas de desenvolvimento éum interesse chave do grupo de pesquisa liderado pelo Professor Rolf Zeller e PD. Dra. Aimanãe Zuniga do Departamento de Biomedicina da Universidade de Basel. Eles buscam obter insights sobre este processo estudando um regulador chave do desenvolvimento dos membros, uma protea­na chamada "Gremlin1". Essa protea­na impede que as células formem ossos muito cedo e funciona no ajuste fino da atividade de várias redes de sinalização, conectando-as umas a s outras. Mais importante ainda, Gremlin1 éresponsável pela formação correta dos chamados botaµes dos membros, que são a minaºscula estrutura embriona¡ria que dara¡ origem a s nossas extremidades.

Estudos com embriaµes de camundongos permitiram aos pesquisadores decifrar outronívelde regulamentação - e robustez - desse programa de desenvolvimento. Na revista cienta­fica Nature Communications , eles descrevem uma sanãrie de "interruptores" embutidos no genoma de todos os vertebrados que garantem que a quantidade correta de Gremlin1 seja produzida no lugar certo. Essas opções são chamadas de "reala§adores".

Zuniga compara o sistema que ela e sua equipe estãoinvestigando com o sistema de iluminação de uma sala que écontrolado por uma sanãrie de interruptores. A luz permite ler as instruções para construir extremidades corretamente formadas. “No ina­cio, não saba­amos o que cada botão individual contribui para iluminar a sala”, explica a pesquisadora. "Pode haver um interruptor mestre que desligue todas as luzes, tornando as instruções impossa­veis de ler. Em vez disso, agora sabemos que todos os interruptores contribuem para o sistema de iluminação: se um interruptor estiver quebrado, a quantidade de luz éapenas marginal ou não afetados e as informações ainda podem ser lidas. a‰ por isso que o sistema étão robusto. Por outro lado, uma vez que muitos interruptores são quebrados, muito pouca informação pode ser lida e, na pior das hipa³teses, nenhuma. "

Na verdade, a análise de Ph.D. o estudante Jonas Malkmus e colegas mostraram que interruptores individuais podem ser inativados sem interromper Gremlin1 ou o desenvolvimento das extremidades. No entanto, abaixo de um certo limite de interruptores em funcionamento, o sistema falha e ocorrem malformações. "As maºltiplas salvaguardas no sistema explicam por que defeitos de nascena§a devido a alterações genanãticas na regulação Gremlin1 são extremamente raros", diz Malkmus.

Em seguida, os pesquisadores começam a identificar as raa­zes evolutivas desta robusta sanãrie de interruptores. Eles descobriram que o núcleo desta sanãrie de interruptores que garantem a quantidade e distribuição corretas de Gremlin1 em embriaµes humanos já existia em peixes hámais de 400 milhões de anos. “Isso mostra que a evolução já tinha o kit de ferramentas para desenvolver as extremidades antes mesmo das nadadeiras evolua­rem para pernas e os primeiros animais desembarcarem”, explica Zuniga. O que mudou ao longo da evolução foi a atividade de intensificadores individuais e, como resultado, a distribuição de Gremlin1. "A atividade dos interruptores genanãticos e a distribuição de Gremlin1 nos botaµes dos membros prefigura seu desenvolvimento subsequente em nadadeiras, asas, cascos ou ma£os e panãs", explica Zeller.

Se apenas um interruptor regulasse a produção de Gremlin1, então a pressão evolutiva para mantaª- lo exatamente como estãoseria enorme. "Um sistema com muitos switches garante que o sistema não falhe facilmente", diz Zuniga. "E da¡ a  evolução espaço paramudanças." Portanto, os interruptores individuais foram capazes de mudar sem pressão significativa, e isso desempenhou um papel no desenvolvimento de uma ampla gama de extremidades durante a história da evolução.