As células são os blocos de construção da vida, presentes em todos os organismos vivos. Mas atéque ponto vocêacha que suas células são semelhantes a s de um camundongo? Um peixe? Uma minhoca?

Comparar tipos de células em diferentes espanãcies na a¡rvore da vida pode ajudar os bia³logos a entender como os tipos de células surgiram e como se adaptaram a s necessidades funcionais de diferentes formas de vida. Isso tem sido de interesse crescente para os bia³logos evolucionistas nos últimos anos porque a nova tecnologia agora permite o sequenciamento e a identificação de todas as células em organismos inteiros. “Ha¡ essencialmente uma onda na comunidade cienta­fica para classificar todos os tipos de células em uma ampla variedade de organismos diferentes”, explicou Bo Wang, professor assistente de bioengenharia da Universidade de Stanford.

Em resposta a esta oportunidade, o laboratório de Wang desenvolveu um algoritmo para vincular tipos de células semelhantes em distâncias evolutivas. Seu manãtodo, detalhado em um artigo publicado em 4 de maio na eLife , éprojetado para comparar tipos de células em diferentes espanãcies.

Para sua pesquisa, a equipe usou sete espanãcies para comparar 21 pares diferentes e foi capaz de identificar os tipos de células presentes em todas as espanãcies, juntamente com suas semelhanças e diferenças.

De acordo com Alexander Tarashansky, um estudante graduado em bioengenharia que trabalha no laboratório de Wang, a ideia de criar o algoritmo surgiu quando Wang entrou no laboratório um dia e perguntou se ele poderia analisar conjuntos de dados do tipo canãlula de dois vermes diferentes que o laboratório estudava o mesmo tempo.

“Fiquei surpreso ao ver como são gritantes as diferenças entre eles”, disse Tarashansky, que foi o autor principal do artigo e ébolsista interdisciplinar da Stanford Bio-X . “Achamos que eles deveriam ter tipos de células semelhantes, mas quando tentamos analisa¡-los usando técnicas padra£o, o manãtodo não os reconhece como semelhantes.”

Ele se perguntou se era um problema com a técnica ou se os tipos de células eram muito diferentes para combinar entre as espanãcies. Tarashansky então começou a trabalhar no algoritmo para combinar melhor os tipos de células entre as espanãcies.

“Digamos que eu queira comparar uma esponja com um humano”, disse Tarashansky. “Nãoestãorealmente claro qual gene de esponja corresponde a qual gene humano porque, conforme os organismos evoluem, os genes se duplicam, eles mudam, eles se duplicam novamente. E agora vocêtem um gene na esponja que pode estar relacionado a muitos genes em humanos. ”

Em vez de tentar encontrar uma correspondaªncia de gene um-para-um, como os manãtodos anteriores para correspondaªncia de dados, o manãtodo de mapeamento dos pesquisadores associa o gene da esponja a todos os genes humanos potencialmente correspondentes. Em seguida, o algoritmo prossegue para descobrir qual éo correto.

Tarashansky diz que tentar encontrar apenas pares de genes um-para-um limitou os cientistas que procuravam mapear tipos de células no passado. “Acho que a principal inovação aqui éque contabilizamos recursos que mudaram ao longo de centenas de milhões de anos de evolução para comparações de longo alcance.”

“Como podemos usar os genes em constante evolução para reconhecer o mesmo tipo de canãlula que também estãoem constante mudança em diferentes espanãcies?” Disse Wang, que éo autor saªnior do artigo. “A evolução foi entendida usando genes e caracteri­sticas do organismo, acho que agora estamos em um ponto de viragem emocionante para construir uma ponte sobre a balana§a, observando como as células evoluem.”

Usando sua abordagem de mapeamento, a equipe descobriu uma sanãrie de genes conservados e fama­lias de tipos de células entre as espanãcies.

Tarashansky disse que um destaque da pesquisa foi quando eles compararam células-tronco entre dois vermes muito diferentes.

“O fato de termos encontrado correspondaªncias um a um em suas populações de células-tronco foi realmente emocionante”, disse ele. “Acho que basicamente desbloqueou muitas informações novas e empolgantes sobre como as células-tronco se parecem dentro de um verme parasita que infecta centenas de milhões de pessoas em todo o mundo.”

Os resultados do mapeamento da equipe também sugerem que háuma forte conservação de caracteri­sticas de neura´nios e células musculares, desde tipos de animais muito simples, como esponjas, atémama­feros mais complexos, como camundongos e humanos.

“Isso realmente sugere que esses tipos de células surgiram muito cedo na evolução animal”, disse Wang.

Agora que a equipe construiu a ferramenta para comparação de células, os pesquisadores podem continuar a coletar dados em uma ampla variedade de espanãcies para análise. Amedida que mais conjuntos de dados de mais espanãcies são coletados e comparados, os bia³logos sera£o capazes de rastrear a trajeta³ria dos tipos de células em diferentes organismos e a capacidade de reconhecer novos tipos de células melhorara¡.

“Se vocêsão tem esponjas e depois vermes e estãoperdendo tudo entre eles, édifa­cil saber como os tipos de células esponjosas evolua­ram ou como seus ancestrais se diversificaram em esponjas e vermes”, disse Tarashansky. “Queremos preencher o ma¡ximo possí­vel de nosao longo da a¡rvore da vida para poder facilitar este tipo de análise evolutiva e transferaªncia de conhecimento entre as espanãcies.”