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Pesquisadores propõem conceito evolutivo expandido
A variabilidade da informação genética dentro de uma espécie é uma base central para a expressão de diferentes características individuais de seus organismos individuais.
Por Kiel University - 01/10/2021


Muitos organismos marinhos, por exemplo, as ervas marinhas do mar Báltico, reproduzem-se formando clones. Sua informação genética consiste em um mosaico de genes originais e recém-adquiridos. Crédito: Dr. Jan Dierking, GEOMAR

Um novo trabalho do Kiel Evolution Center sugere que as variações do gene somático desempenham um papel maior nos mecanismos de adaptação evolutiva do que se pensava anteriormente.

A variabilidade da informação genética dentro de uma espécie é uma base central para a expressão de diferentes características individuais de seus organismos individuais. Ele determina o fenótipo, por exemplo, como a forma externa ou a resistência à doença se desenvolve individualmente. Ao mesmo tempo, a variabilidade genética dentro de uma população permite a adaptação evolutiva de uma espécie, por exemplo, em ambientes mutáveis. Durante a reprodução sexual, a maior parte da variabilidade genética emerge por meio de uma nova composição de informações genéticas, um processo denominado recombinação. Aqui, os genes dos indivíduos feminino e masculino são divididos e recombinados na prole resultante. Este mecanismo garante um número quase infinito de possibilidades de combinação na prole.

No entanto, essa explicação da adaptabilidade das espécies atinge seu limite no caso de organismos que se reproduzem assexuadamente por um longo período de tempo, ou seja, na ausência de recombinação. Numerosos organismos evolutivamente antigos em habitats marinhos que estão perfeitamente adaptados ao seu ambiente, como corais ou ervas marinhas, têm que variar sua informação genética de outras maneiras porque se reproduzem formando inicialmente clones geneticamente idênticos. Eles alcançam variabilidade genética principalmente por meio das chamadas mutações somáticas, isto é, mudanças genéticas espontâneas no tecido corporal fora da linhagem germinativa - na reprodução sexual, a última se refere ao desenvolvimento de células de um óvulo fertilizado a um organismo completo. Na teoria atual, no entanto, a variabilidade genética somática ainda é frequentemente considerada como um beco sem saída da evolução, porque as mudanças nos genes somáticos em alguns organismos não podem ser transmitidas às gerações subsequentes. Em organismos mais complexos, como os humanos, essas alterações genéticas frequentemente causam processos de envelhecimento ou doenças, por exemplo, a formação de tumores. Pesquisadores do Kiel Evolution Center (KEC) e do Grupo de Treinamento em Pesquisa (RTG) Translational Evolutionary Research (TransEvo) da Universidade de Kiel agora estão propondo um conceito expandido de variabilidade genética que contradiz esta visão e se concentra mais fortemente do que antes nas mutações somáticas.
 
"No processo, mudanças genéticas benéficas não só podem ser transmitidas assexuadamente aos descendentes clonais, mas também entrar na linha germinativa de plantas e invertebrados simples, como corais", explica Thorsten Reusch, professor de ecologia marinha do GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel e membro do KEC e RTG TransEvo. Em um artigo de perspectiva publicado recentemente na revista Trends in Ecology & Evolution, ele ressalta, em conjunto com colegas dos Estados Unidos e da Grã-Bretanha, que para um entendimento mais preciso da variabilidade genética e seus efeitos na evolução, mudanças no genoma das células somáticas devem ser consideradas. Isso também tem implicações para a definição do indivíduo: se descendentes de um mesmo clone diferem geneticamente uns dos outros, eles também podem atingir todas as características de individualidade biológica. Isso inclui, por exemplo, independência metabólica, exclusividade genética e herdabilidade de suas características.

Mosaicos genéticos permitem adaptações evolutivas

Com base em extensas análises do genoma em pesquisas anteriores, a equipe de pesquisa analisou a influência das variações genéticas somáticas no curso da seleção natural. Favorece certas variações genéticas vantajosas e as características características resultantes de um organismo, que são necessárias para sua adaptabilidade e podem prevalecer ao longo das gerações. No sentido da teoria atual da evolução, isso garante a sobrevivência dos organismos mais bem adaptados ao seu ambiente. Muitos organismos marinhos, por exemplo organismos muito diferentes, como corais ou ervas marinhas, mas também fungos terrestres, reproduzem-se formando clones. No processo, eles também mostram frequentemente diferentes fases da vida, com formas e estilos de vida muito diferentes. Essas etapas ou módulos surgem, por exemplo, através do brotamento ou separação do organismo original e ocorrem independentemente da reprodução sexuada. Uma descoberta importante agora foi que a deriva genética também ocorre dentro de organismos multicelulares. Isso é o que os pesquisadores chamam de mudança aleatória na frequência de certas variantes do gene. Como nos organismos clonais apenas algumas células somáticas dão origem a uma nova descendência, cria-se o chamado gargalo evolutivo que, subsequentemente, leva rapidamente a diferenças genéticas entre os descendentes que se acumulam com o tempo. A seleção natural então garante que os indivíduos com variações genéticas vantajosas possam prevalecer e se adaptar às mudanças nas condições ambientais, apesar da reprodução clonal. Isso é possível porque o Isso é o que os pesquisadores chamam de mudança aleatória na frequência de certas variantes do gene. Como em organismos clonais apenas algumas células somáticas dão origem a uma nova descendência, é criado um chamado gargalo evolutivo, que subsequentemente leva rapidamente a diferenças genéticas entre os descendentes que se acumulam com o tempo. A seleção natural então garante que os indivíduos com variações genéticas vantajosas possam prevalecer e se adaptar às mudanças nas condições ambientais, apesar da reprodução clonal. Isso é possível porque o Isso é o que os pesquisadores chamam de mudança aleatória na frequência de certas variantes do gene. Como nos organismos clonais apenas algumas células somáticas dão origem a uma nova descendência, cria-se o chamado gargalo evolutivo que, subsequentemente, leva rapidamente a diferenças genéticas entre os descendentes que se acumulam com o tempo. A seleção natural então garante que os indivíduos com variações genéticas vantajosas possam prevalecer e se adaptar às mudanças nas condições ambientais, apesar da reprodução clonal. Isso é possível porque o A seleção natural então garante que os indivíduos com variações genéticas vantajosas possam prevalecer e se adaptar às mudanças nas condições ambientais, apesar da reprodução clonal. Isso é possível porque o A seleção natural então garante que os indivíduos com variações genéticas vantajosas possam prevalecer e se adaptar às mudanças nas condições ambientais, apesar da reprodução clonal. Isso é possível porque oa informação genética de organismos modulares consiste, figurativamente falando, em um mosaico de genes originais e recém-adquiridos. "Além disso, as alterações genéticas somáticas encontrarão seu caminho no ciclo reprodutivo sexual e, portanto, também influenciarão a diversidade genética em muitos organismos não clonais. Assim, as espécies modulares, como ervas marinhas ou corais, têm, juntas, vias evolutivas mais extensas do que muitas vezes se supõe até agora ", disse Reusch.

Mudança de paradigma na teoria da evolução

Como este conceito expandido é cada vez mais confirmado por dados genômicos, Reusch e seus colegas propõem uma mudança de paradigma na teoria evolutiva que reconhece o efeito da seleção em espécies modulares em vários níveis. "A reprodução sexual e sua influência na genética populacional estão no cerne da teoria evolucionária sintética. No entanto, considerá-la como a única base para a origem da variabilidade genética não faz justiça a grande parte da vida multicelular na Terra", enfatiza Reusch. . “A evolução somática está embutida na reprodução sexuada e precisa ser melhor integrada na teoria da genética populacional para um grande número de espécies clonais, incluindo plantas, fungos e animais básicos”, conclui.

Em pesquisas experimentais futuras, os cientistas de Kiel querem agora explorar, entre outras coisas, os possíveis efeitos da variabilidade genética somática na aptidão de diferentes organismos e determinar como os respectivos processos de seleção ocorrem em detalhes no processo. O novo trabalho de perspectiva do KEC mostra, portanto, como a pesquisa básica, o trabalho conceitual e a tradução em aplicação podem enriquecer mutuamente de maneira ideal. No geral, os pesquisadores de Kiel desejam expandir a compreensão teórica e conceitual da evolução como um todo, além da transferência de conceitos evolutivos para a aplicação.

 

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