Desvendando o que Darwin não sabia (e nem poderia)

Este ano está sendo especial para pessoas interessadas em evolução, pois é o aniversário de 150 anos da publicação do livro "A Origem das Espécies” de Charles Darwin. Na sua extensa obra-prima, Darwin discute o mecanismo de seleção natural como força motriz da evolução. O que Darwin não sabia e nem poderia saber naquela época é como as populações divergem para dar origem a novas espécies, particularmente como tal processo ocorre a nível molecular. O laboratório da pesquisadora Hopi Hoekstra (Universidade de Harvard) acaba de publicar um estudo buscando responder essa questão.

Nos últimos anos, cientistas da área de Biologia Evolutiva do Desenvolvimento têm se dedicado a entender os mecanismos moleculares responsáveis por adaptações a um determinado ambiente. Estas mudanças a nível de DNA (genótipo) são responsáveis por mudanças no organismo que podem ser observadas (fenótipo).

Existem dois grandes problemas para identificar mudanças no DNA responsáveis por adaptações. O primeiro deles é encontrar características que sejam sem dúvida alguma adaptativas, isto é, características que sejam visivelmente distintas entre indivíduos da mesma espécie e que confiram vantagem(s) a um determinado indivíduo (ou grupo) em relação a outro num determinado ambiente. Este primeiro problema foi facilmente resolvido no presente estudo, pois Hoekstra e colaboradores utilizaram camundongos que possuiam pêlos de cores claros e escuros e que viviam em montanhas com areias brancas e escuras, respectivamente (Foto). Sabe-se há muitos anos que camundongos de pele clara, quando colocados em áreas escuras são mais visíveis a predadores como corujas. O mesmo acontece com camundongos escuros quando colocados em montanhas claras. Um dos principais achados do artigo é que os camundongos claros e escuros são diferentes devido à produção de dois pigmentos. Camundongos de pêlo claro têm seus melanócitos (células produtoras de pigmento) produzindo a substância clara feo-melanina, enquanto camundongos de pêlo escuro produzem a substância escura eumelanina. Esta distinção faz com que camundongos de pêlo claro consigam refletir muito mais a luz que camundongos de pêlo escuro e tem caráter adaptativo.

O segundo problema é mais difícil de ser resolvido. Este problema é o de identificar quais mudanças no genoma dos camundongos (DNA) são responsáveis pelas mudanças na cor do pêlo ao longo da evolução. Achar essas diferenças no DNA sem nenhuma pista seria como achar uma agulha num palheiro. Hoekstra e colaboradores então se utilizaram de uma pista. Eles sabiam que um gene chamado Agouti está envolvido, em camundongos de laboratório, na regulação da produção de feomelanina, logo este gene seria um candidato natural para explicar a variação. Usando várias técnicas genéticas e moleculares foi determinado que, de fato, mudanças na regulação (quantidade) do gene Agouti estão envolvidas na diferença da cor do pêlo claro e escuro. Além disso, foi encontrada uma deleção (perda) de um aminoácido na população de camundongos com pêlo claro se comparado com camundongos de pêlo escuro, sugerindo que uma mudança na região que dá origem à proteína (codificante) também ocorreu. Como os próprios autores reconhecem, não está claro qual a contribuição de cada uma destas modificações, codificante ou não-codificante, para a mudança da cor do pêlo nestas populações. Esta questão deverá ser abordada em estudos futuros.

Para finalizar, os pesquisadores demonstram através de testes clássicos de genética de população que as mudanças no DNA encontradas nos camundongos claros atuais ocorreram depois da formação das montanhas de areia branca, que ocorreu há 10.000 anos. Estes resultados vão contra recentes estudos que propõem que caracteres adaptativos são selecionados a partir da variação genética já existente em populações. Mas essa discussão eu deixo pra outro post....O importante aqui é dizer que foi descoberto algo que Darwin não sabia (e nem poderia)...

Linnen CR, Kingsley EP, Jensen JD, & Hoekstra HE (2009). On the origin and spread of an adaptive allele in deer mice. Science (New York, N.Y.), 325 (5944), 1095-8 PMID: 19713521