Evolução E Desenvolvimento

Migrando para o Wordpress

2011-08-25T09:01:00.000-07:00

Caros leitores,

nos últimos dois meses nosso blog ficou inativo enquanto preparávamos algumas mudanças. Fomos convidados para ter o blog divulgado pela Sociedade Latinoamericana de Biologia do Desenvolvimento (LASDB). Por questões de compatibilidade, transferimos o conteúdo do blog para o Wordpress.

Nosso novo endereço é:

http://evodevobr.wordpress.com/

Nosso conteúdo também poderá ser acessado a partir da página da LASDB:

http://lasdbbiology.ning.com/

Aguardem nossos novos posts em breve, no novo endereço!

Como os soldadinhos desenvolveram seu capacete ? Ou seria uma asa?

2011-06-19T03:58:00.000-07:00

Há centenas de anos que os pesquisadores em história natural ficam intrigados com os insetos da família Membracidae (membracídeos), vulgarmente conhecidos no Brasil como soldadinhos. Este grupo relacionado com as cigarras possui cerca de 3200 espécies e uma característica bastante peculiar: desenvolvem na sua região dorsal uma região parecida com um capacete que recobre sua região dorsal. Este capacete possui as mais diversas formas e cores nas diferentes espécies como pode ser visto na figura acima.Uma questão que intrigava os pesquisadores mundiais até a publicação do artigo “Body plan innovation in treehoppers through the evolution of an extra wing-like appendage” por um grupo frânces na revista Nature era qual a origem embriológica e evolutiva desse capacete que recobre esses insetos?

A hipótese mais aceita até o presente estudo seria que o capacete seria um grande prolongamento por crescimento do segmento torácico 1 (T1). Uma hipótese menos aceita até hoje seria que o capacete fosse, na verdade, um “appendage” (apêndice), assim como as asas e as patas dos insetos em geral são. A questão-chave para se diferenciar entre um simples crescimento não articulado a partir do corpo e um “apêndice” estaria na presença de articulações e movimentos independentes no caso de um apêndice. Filmes mostrados no presente artigo demonstraram que existe uma certa mobilidade elástica nos capacetes dos soldadinhos, além de uma origem bilateral como a das asas, sugerindo que a segunda hipótese é provavelmente a verdadeira. O capacete dos soldadinhos seria, de fato, uma asa modificada ao longo da evolução que após seu surgimento se diversificou nas mais variadas formas como observadas na figura 1.

Descobrir que na verdade o capacete dos soldadinhos é uma asa modificada é muito importante, pois a geração de novas asas é uma das características que menos ocorreu ao longo da evolução dos grupos de insetos. Esses resultados também demonstram que existe o potencial genético dos programas de desenvolvimento de gerar novas estruturas com as mais variadas formas, que são, em geral, eliminadas pela seleção natural quando deletérias.

Sim, é mais um estudo de Evo-Devo juntando conceitos e de forma integrada explicando perguntas bastante antigas.

Como nasce um enhancer?

2011-05-23T09:42:00.000-07:00

Uma das mais surpreendentes descobertas da biologia evolutiva e do desenvolvimento foi a revelação de que animais tão diversos como moscas e homens são construídos com as mesmas ferramentas, os mesmos genes. Para conciliar a diversidade da forma animal com a aparente conservação genômica, foi proposto que animais diferentes usam os mesmos genes de formas diferentes. Essa variação na regulação de genes é controlada por seqüências no genoma chamadas de enhancers. Existem diversos exemplos de modificações em enhancers que geram variação na expressão gênica, porém o maior mistério envolvendo enhancers é o de como surgem essas seqüências no genoma.

Com o objetivo de ajudar a resolver este problema, o grupo liderado pelo Dr. Sean Carroll, da Universidade de Wisconsin nos EUA, resolveu comparar a expressão de diversos genes em quatro espécies de mosca (gênero Drosophila). A hipótese era de que diferenças na expressão gênica entre espécies que divergiram recentemente provavelmente terão envolvido a geração de novos enhancers. Os resultados do trabalho foram publicados em 18 de maio na revista PNAS.

Ao analisar a expressão de 20 genes nas diferentes espécies, os pesquisadores constataram que o surgimento de enhancers completamente novos era raro. A maioria das mudanças de expressão gênica resultavam de alterações na duração, na intensidade e na perda de padrões de expressão. Em apenas um dos casos um ganho de expressão foi descoberto.

Neste caso o gene Nep1 passou a ser expresso no lóbulo óptico na espécie D. Santomea. Os autores descobriram que o novo padrão de expressão era controlado por um enhancer já existente, que passou a possuir a capacidade de regular a expressão no lóbulo óptico.

Apesar da descoberta não revelar o surgimento de um novo enhancer propriamente dito, os autores mostram que um novo potencial de expressão gênica surgiu neste enhancer. Os autores não descartam que o novo padrão de expressão pode ser ancestral, tendo sido perdido nas outras espécies e concluem que o novo potencial de regulação foi cooptado a partir de outras sequências de enhancers de lóbulo óptico.

O trabalho ilustra o quão raro parece ser o surgimento de novos enhancers, visto que o simples advento de um novo potencial de expressão gênica foi caso único dentre os 12 genes que mostraram variação de expressão. É possível que diferenças entre espécies de recém divergência sejam mesmo resultado de pequenos acréscimos ou decréscimos e que novos enhancers resultem em maior divergência morfológica. Portanto, como nasce um enhancer?

Você é um homem ou um macaco? O que a genômica diz sobre as características específicas do Homo sapiens

2011-04-27T10:23:00.001-07:00

Você já parou pra pensar no porque você é diferente de um macaco? Você falaria, óbvio, eu tenho uma linguagem específica, eu uso a internet, tenho um carro, dirijo e o macaco não. Sim, isso não deixa de ser verdade, mas você sabia que você tem um ancestral comum, isto é, uma espécie que viveu a cerca de 6 milhões de anos atrás e que possuia características comuns tanto aos hominideos e chimpazés daquela época ?

Que esse ancestral comum existiu não é novidade nenhuma para ciência atual, mas um recente estudo publicado na revista Nature procurou entender quais diferenças nos genomas de primatas podem explicar as claras diferenças fenotípicas, isto é, as diferenças que observamos nestes animais. Dentre as principais diferenças morfológicas entre os humanos e os demais primatas estão a região da genitália que apresentam espinhos queratinizados em várias espécies de primatas, mas não em humanos. Acredita-se que estes espinhos tenham sido perdidos na linhagem que deu origem aos humanos e que este evento de perda da estrutura esteja relacionado com o aumento da duração da cópula, que é típica de espécies monogâmicas como nós.

Outros exemplos de perdas de estruturas são discutidos no artigo, que basicamente identificou regiões do genoma de primatas que tinham duas características importantes: 1) Estão presentes em todas espécies as espécies de primatas, mas não no genoma humano. 2) Essas sequencias ausentes no genoma humano estão quase que na totalidade localizadas nas sequencias regulatórias dos genes dos demais primatas, isto é, são pedaços de DNA que regulam a expressão dos genes e não sequencias que dão codificante, isto é, dão origem a proteínas.

O presente estudo é importante pois demonstra que muitas caracteristicas que observamos em humanos são frutos de perdas de regiões dos genomas do nosso ancestral comum com outros primatas. Quais perguntas ainda permanecem? O presente estudo trata apenas das sequencias regulatórias perdidas durante a evolução dos hominídeos, mas quais sequencias reugulatórias foram duplicadas ou surgiram ao longo da evolução dos hominídeos? A seguir as cenas do próximo capítulo...

A Biologia do Desenvolvimento no Pará - Belém

2011-03-11T12:14:00.000-08:00

No dia 04 de fevereiro deste ano aconteceu o Simpósio “A Biologia Evolutiva e do desenvolvimento (Evo-Devo)” na Universidade Federal do Pará. Organizado pela Dra. Maria Paula Schneider e contando com grande colaboracao e palestra de abertura do vice-reitor da Universidade e membro da Academia Brasileira de Ciências, o Dr. Horácio Schneider, foram reunidos três jovens pesquisadores atuando em Evo-Devo no Brasil, eu, Rodrigo Nunes da Fonseca, o outro signatário deste blog, Igor Schneider e o nosso amigo em comum, professor da UNICAMP Henrique Marques-Souza. Na verdade a palestra do Dr. Horácio Schneider foi nao só excelente como demonstrou várias questoes interessantes do ponto de vista de Evo-Devo de primatas.

Palestras empolgantes, alunos questionadores e o agradável clima de Belém fizeram do Simpósio um ótimo aprendizado para mim. Particularmente foi impressionante a infra-estrutura encontrada nos laboratórios de genética desta universidade, com sequenciadores de DNA de última geracao e mais importante que isso, cientistas muito bem formados para utilizá-los.

Vou guardar com muito carinho essa visita a Belém....a ciência Brasileira anda muito bem pelos lados do Pará....Parabéns a todos na Universidade Federal do Pará pelo excelente desenvolvimento científico por lá e pelo excelente Simpósio...

Um menino ou uma menina nematóide? Provavelmente menina!

2011-02-25T13:57:00.000-08:00

Se você estiver grávida, qual a chance de ter menino ou menina? Se você for um ser humano, a determinação do sexo dependerá fundamentalente do espermatozóide: se este possuir o cromossomo X, o óvulo gerará uma menina, se Y, menino. Por isso a chance de 50% para menino ou menina. Para muita gente, isso não é novidade.

Agora, se você for um nematóide Rhabditis, a situação é curiosamente diferente. O sistema de herança nesses nematóides é XX:XO: espermatozóide contendo cromossomo X determina o sexo feminino. Entretanto, sua chance de ter um nematoidezinho macho com a cara do pai pode ser menor que 5%. Como? Por quê?

A resposta veio do estudo publicado mês passado na revista Nature Communications pelo pesquisador brasileiro na Universidade do Texas em Arlington, Dr. André Pires da Silva (entrevistado neste blog anteriormente) e seus colaboradores (BBC também comenta o achado aqui).

Dr. Pires da Silva e colaboradores mostraram que, durante a anáphase II da meiose, componentes celulares necessários para motilidade segregam quase que exclusivamente com o cromossomo X. Como consequência, a maioria dos espermatozóides masculinos não se movem e não fertilizam óvulos (ou oócitos).

Os autores expeculam que a alta frequência de proles fêmeas pode ser uma estratégia para solucionar o problema do excesso de cruzamento entre irmãos em populações desta espécie de nematóide, evitando problemas genéticos consequentes de endocruzamento. Através destes resultados, Dr. Pires da Silva e colaboradores respondem mecanisticamente em nível celular uma pergunta de cunho ecológico e evolutivo.

Agora, se me permitem um minuto de humor e reflexão, imagine um mundo onde seres humanos tivessem a estratégia reprodutiva deste nematóide. Você tem menos de 5% de chance de nascer homem, mas se conseguir o feito, encontrará um mundo onde 95% das pessoas são do sexo feminino. Bom ou ruim? :)

BD itinerante – Parte 3 – Joao Pessoa, Paraíba

2010-12-23T08:21:00.000-08:00

O curso itinerante de Biologia do Desenvolvimento continuou sua jornada na Universidade Federal da Paraíba (UFPB) em Joao Pessoa onde fomos ciceroneados pelo Prof. Luiz Fernando Marques-Santos coordenador do único Laboratório de Biologia do Desenvolvimento dessa instituição.

Dessa vez tivemos um curso diferente uma vez que alunos de graduação da UFPB a maior parte deles alunos de iniciação cientifica do Prof. Luiz Fernando foram nossos alunos na última parte de nossa jornada. Devo em muito agradecer estes alunos que tiveram muita empolgação em aprender os conceitos ministrados durante o curso.

Descobri também que estes alunos tem uma disciplina obrigatória na graduação de biologia molecular do desenvolvimento, uma exceção em nosso país. Parabéns ao Luiz Fernando pelo seu esforço em organizar o curso e nos ciceronear e a todos os alunos que sem dúvida nenhuma em muito engrandeceram o curso. Acho que a experiência de levar a biologia do desenvolvimento para outros lugares do Brasil foi muito engrandecedora...E sem dúvida vamos sentir muita saudade do Nordeste...

BD itinerante – Parte 2 – Teresina, Piauí

2010-12-12T06:28:00.000-08:00

O Curso de Biologia do Desenvolvimento Itinerante continuou seus passos na cidade de Teresina, Piauí no Departamento de Morfologia da Universidade Federal do Piauí. Nossa jornada nessa Universidade foi bastante intensa com o nosso curso ocorrendo de forma compacta em 2 dias ao invés de 3 dias como em Fortaleza. Assim mesmo, todas as aulas práticas funcionaram muito bem com destaque para o desenvolvimento dos embriões de galinha que dessa vez se desenvolveram muito bem aqui em Teresina graças à chocadeira provida pelo Prof. Aírton Mendes Condedo Departamento de Morfologia da UFPI. Abaixo temos o Prof. José Marques Brito (UFRJ-PCM) mostrando a vasculogênese em formação no ovo de galinha em uma de suas aulas práticas.

O grande acolhimento que tivemos em Fortaleza se repetiu aqui em Teresina uma vez que a Profa. Ludmila Tolstenko atuou como uma excelente cicerone no Piauí e contamos com o total apoio da Chefe do Setor de Histologia e Embriologia a Prof. Zulmira Lúcia Oliveira Monte. Muito obrigado a todos os alunos, muitos deles na verdade professores, da Morfologia da UFPI que tanto se dedicaram para as práticas do nosso curso funcionarem.

Assim partimos a terceira e final parte da nossa jornada pelo Nordeste do Brasil levando as nossas práticas de biologia do desenvolvimento para João Pessoa Paraíba num longo dia de viagem partindo de Teresina, Piauí. Teresina sem dúvida nenhuma vai deixar saudade nos nossos corações.

Biologia do Desenvolvimento (BD) Itinerante Parte I – Fortaleza

2010-12-09T06:44:00.000-08:00

É com grata satisfação que volto a escrever no blog num momento fascinante da minha vida acadêmica. No meio do ano fui chamado pelo Prof. José Garcia Abreu (UFRJ) para participar de um projeto inovador de levar a Biologia do Desenvolvimento e a Biologia Evolutiva do Desenvolvimento para outras áreas do Brasil fora do eixo Sudeste-Sul. Este desafio surgiu e foi estimulado pelo Encontro dos Alunos de Biologia do Desenvolvimento em Macaé que organizamos e que já postamos no blog.

Durante os primeiros 15 dias do mês de dezembro estivemos de 03 a 05 em Fortaleza, Ceará, entre 08 e 11 em Teresina, Piauí e entre 12 e 15 em João Pessoa, Paraíba onde cursos práticos ministrados pelos Prof. José Garcia Abreu (Xenopus, anfíbios), Prof. José Marques Brito (galinha) e por mim, Rodrigo Fonseca (artrópodes, Evo-Devo). A aluna de doutorado Alice Reis é engrenagem fundamental nesse curso, atuando como monitora de todos os animais vertebrados e invertebrados mostrados na prática.

Estes cursos têm como objetivo de estimular o ensino da biologia do desenvolvimento pelo país e a entrada de novos pesquisadores nessa área fascinante. Na primeira parte estivemos em Fortaleza, Ceará e contamos com uma turma de 20 alunos, na verdade a maior parte deles professores de Embriologia e Histologia de Universidades Federais do Nordeste Brasileiro.

Nesse primeiro ponto da nossa jornada (Fortaleza, 03 a 05 de dezembro) tivemos o imenso prazer de contar com alunos extremamente interessados em aprender a biologia do desenvolvimento e todo o apoio logístico dos Professores (Profa. Eliane e Profa. Gerly de Brito) e do corpo técnico do Depto. de Morfologia da UFC. Esperamos que a “semente” da biologia do desenvolvimento tenha sido plantada em cada um desses alunos multiplicadores do conhecimento no país.

Esse curso só foi possível devido ao apoio do Prof. Vivaldo Moura Neto (ICB/PCM/UFRJ) e da Cátedra de Biologia da Forma e do Desenvolvimento (UNESCO), do fomento da CAPES e do apoio logístico da empresa Leica, que está montando estações de observação nestas três universidades do Nordeste, contando inclusive com câmeras de alta resolução capaz de captar imagens de alta-qualidade como as mostradas abaixo, no caso ovaríolos da mosca-da-fruta, Drosophila melanogaster.

Por enquanto é isso de Fortaleza, em breve mando um resumo de Teresina, Piauí e depois de João Pessoa, Paraíba. Abraços a todos os alunos desse curso maravilhoso que tanto nos motivaram.

Os dinossauros de Paul Sereno

2010-11-17T14:17:00.000-08:00

Hoje em dia qualquer museu de história natural tem seu gift shop tomado de pequenos dinos de pelúcia e ao fim do passeio, crianças e jovens tem a certeza de que quando crescerem querem ser paleontólogos (em outras palavras; caçadores de fósseis de dinossauros). A paleontologia é muito mais que os populares dinossauros, mas quando você se depara com um fóssil de um fêmur de 1,5 metros de comprimento, a sensação é de que há de fato algo de mágico a respeito destas criaturas.

Ontem fomos com alguns colegas de trabalho visitar o Fossil Lab de um dos mais famosos "caçadores de dinos" da história, Paul Sereno. Seu lab fica a apenas uma quadra e meia do nosso, aqui na Universidade de Chicago, em um prédio ordinário, cujo exterior não revela qualquer pista dos tesouros que este abriga.

Por dentro, boa parte do prédio é oco como um grande armazém, e caixas enormes decoram o interior. Na segunda entrada à direita, uma placa anuncia: "Fossil Lab - Research Collection and Preparation". Já de câmeras a postos, aguardamos do lado de fora enquanto nossa ilustradora de fósseis Kalliopi Monoyios, toca a campainha. Nosso cicerone por boa parte do passeio é Tyler Keillor, especialista em reconstrução paleontológica. A primeira impressão ao entrar no Fossil Lab é de que nada lá é pequeno: caixas fechadas ou parcialmente abertas, rochas cobertas com uma camada espessa de gesso ou parcialmente descoberta, revelando pedaços de rocha e osso - tudo tem pelo menos 1 metro cúbico.

Ao longo do passeio Tyler nos mostra fragmentos de dinossauros, garras do tamanho do meu antebraço e outra variedade de fósseis sendo revelada pela equipe de pelo menos 4 preparadores. Tyler nos informa que não podemos bater fotos de tudo pois muita coisa ali ainda não foi descrita na literatura, mas incluo aqui uma foto do crânio do crocodilo gigante (Sarcosuchus), quase engolindo a adorável Dra. Patrícia Schneider. Sarcosuchus foi descrito por Paul Sereno em 2001, na revista Science e você pode encontrar mais informções no site da National Geographic, que gerou um programa dedicado ao super croc (when crocs ate dinosaurs - quando crocodilos comiam dinossauros!!).

No segundo andar do Fossil lab, Tyler e colaboradores transformam ossos em arte: lá, crânios, moldes de silicone sustentados por fibra de vidro, resina epoxi e talento artístico se combinam para gerar modelos tridimensionais de cabeças de dinossauros tão realistas quanto as celebridades de cêra de Madame Tussauds. Lá também pude tirar uma foto com um fêmur de Jobaria, um saurópode de 135 milhões de anos que me esmagaria com uma abanada de rabo. Este foi descrito por Sereno em 1999 na Science.

Segue aqui um link para o website do Fossil Lab. Lá você poderá encontrar mais informações sobre o trabalho do grupo e também fotos do lab e das expedições. Enquanto isso volto eu para o Shubin Lab, tentando me convencer de que meus minúsculos embriões e microscópicas moléculas também são incríveis e que tamanho não é documento...

Exemplos de animais híbridos: a mula, o homem...?!

2010-10-12T10:45:00.000-07:00

De acordo com Michael Ruse (autor de The Evolution-Creation Struggle): "De todos os cientistas no mundo de hoje, não há ninguém com quem Charles Darwin gostaria de passar um fim de tarde junto mais do que Sean Carroll".

Não tive uma tarde com ele, mas senti-me extremamente honrado com os poucos minutos que tive para contá-lo sobre a pesquisa que tenho feito, durante sua visita ao nosso laboratório. Na foto acima sou eu, muito bem acompanhado de Neil Shubin (esquerda) e Sean Carroll (direita).

E por ocasiao de sua visita, aqui segue o link para a matéria que Dr Carroll escreveu recentemente no jornal New York Times. Vale muito a pena conferir! A matéria também encontra-se disponível em versão traduzida para português.

Nesta, Dr. Carroll discute o papel de híbridos no reino animal. Alguns exemplos incluem filhotes híbridos de golfinho e baleia, de diferentes espécies de ursos, de zebra e cavalo, de bisão e boi, etc. Estes híbridos atraem a curiosidade daqueles que os veem em zológicos ou em parques, mas muitos (inclusive biólogos) interpretam estes eventos de hibridização como meras aberrações ou acidentes no processo evolutivo.

Entretanto, Dr. Carroll discute dois experimentos envolvendo espécies de girassóis e abelhas que indicam que eventos de hibridização podem levar a especiação, particularmente quando híbridos são capazes de ocupar nichos que as espécies parentais não são.

Dr. Carroll sugere que a hibridização pode ocorrer na natureza em frequência maior do que se imagina e chama atenção para estudos recentes que suportam uma hipótese mais provocativa: nossa espécie seria resultado de um evento de hibridização!

As primeiras análises de curtas sequências de DNA Neandertal não indicavam que qualquer hibridização com humanos modernos tivesse ocorrido. Entretanto, em maio deste ano o grupo liderado pelo Dr. Svante Paabo analisou mais de 60% do genoma Neanderthal e demonstrou que algo entre 1 a 4% do genoma de europeus e asiáticos, mas não de africanos, foi contribuição direta da mistura de Neandertais e Homo sapiens!

Nas palavras do Dr. Carroll: "as barreiras entre espécies não são necessariamente abismos vastos e intransponíveis; as vezes podem ser transpostos, obtendo resultados maravilhosos".

Biologia do Desenvolvimento na UFRJ/Macaé

2010-10-01T17:35:00.000-07:00

Texto original no site do Instituto de Ciências Biomédicas da UFRJ
Por Alice Reis, Marcio Buffolo e José Garcia Abreu

Entre os dias 16 e 19 de setembro, aconteceu o IV Encontro de Alunos de Biologia do Desenvolvimento (EABD) no campus da UFRJ em Macaé. As edições anteriores haviam sido realizadas em São Paulo. O encontro tem como missão integrar os estudantes e pesquisadores de diversos estados, promovendo um intercâmbio de ideias e conhecimentos entre as diversas linhas de pesquisas realizadas no Brasil em Biologia do Desenvolvimento.

Pela primeira vez o EABD aconteceu no Rio de Janeiro e no pólo UFRJ-Macaé. O formato deste encontro sempre foi baseado em apresentações de projetos em mesas redondas de alunos com pesquisadores, além de palestras dos pesquisadores convidados. Nesta quarta edição, o EABD tomou um novo formato, oferecendo cursos totalmente “hands-on” em diferentes modelos biológicos utilizados em pesquisa no campo da Biologia do Desenvolvimento Brasileira.

O curso foi realizado no Núcleo em Ecologia e Desenvolvimento Socioambiental de Macaé (NUPEM/UFRJ), que possui todas as instalações necessárias para o funcionamento do encontro em regime de internato, sendo possível manter um alto nível de interação entre alunos e pesquisadores. Graças à estrutura única do NUPEM alunos e professores hospedaram-se no local onde ficam os laboratórios e onde foram realizadas aulas práticas, sem a necessidade de deslocamento. A ocupação deste espaço se deu fundamentalmente através da generosa recepção do Professor Francisco Esteves, diretor geral do NUPEM, e do professor Rodrigo Fonseca, cujo laboratório de pesquisa está no NUPEM. O encontro contou com a participação de alunos de iniciação científica e pós-graduação da UFRJ – Fundão, UFRJ – Macaé, UENF- Campos, FIOCRUZ e USP.

Pesquisadores e alunos ministraram os cursos. Todos os alunos puderam manipular e realizar diferentes práticas com os modelos demonstrados, como a rã Xenopus laevis, onde os alunos puderam observar e praticar experimentos clássicos de dissecção dos embriões e fazer análise fenotípica. Também foi possível aprender técnicas de eletroporação em embriões de galinha e o cultivo in vitro desses embriões. O curso também ofereceu práticas com embriões de modelos invertebrados, como a mosca da fruta Drosophila melanogaster, o mosquito Aedes aegypti, o besouro Tribolium castaneum e carrapatos.

Os alunos vivenciaram práticas de estagiamento embrionário, de fixação e dissecção, além de colorações de rotina. Foi possível observar vantagens e desvantagens de cada modelo e suas aplicabilidades. No mesmo contexto de aulas práticas, também foi oferecido um curso de bioinformática, onde os alunos tiveram a oportunidade de conhecer conceitos básicos e métodos empregados em análise filogenética de sequências gênicas e proteicas.

EABD deu a oportunidade de manipulação de embriões a todos os participantes, enriquecendo o conteúdo previsto e obtendo total aproveitamento e participação dos alunos. As mesas redondas permitiram a discussão de projetos e a integração dos alunos, que expuseram suas deficiêcnias e buscaram soluções, discutindo ciência de maneira informal. Atividades como essa devem ser estimuladas não só em Biologia do Desenvolvimento, mas também em outras áreas, favorecendo o crescimento dos futuros pesquisadores brasileiros. Para tal, o apoio dos órgãos de fomento é essencial.

O IV EABD foi realizado com o apoio do Programa de Ciências Morfológicas do ICB da UFRJ, do NUPEM/UFRJ, particularmente o laboratório integrado de Bioquímica Hatsaburo Masuda e do convênio ICB – UFRJ - Banco do Brasil. Os organizadores do encontro foram os alunos Alice Helena dos Reis (Doutorado, PCM) e Marcio Buffolo (IC-UFRJ).

Evolução, Desenvolvimento e o Genoma Previsível

2010-09-06T13:44:00.000-07:00

Nesse post volto a fazer a resenha de um livro, que infelizmente, não possui tradução em portugues, o livro Evolution, Development and the Predictable Genome (Roberts and Company Publishers - ISBN-13: 978-1-936221-01-1). O livro escrito por David Stern, investigador do Huward Hughes Medical Institute (HHMI) e da Universidade de Princeton pode ser considerado um marco na área de biologia evolutiva do desenvolvimento (Evo-Devo).

David é um grande pesquisador da área de Evo-Devo e vem publicando artigos em revistas de alto impacto sobre a evolução de novas estruturas morfológicas em particular no surgimento de cerdas em larvas de diferentes espécies de moscas-da-fruta.

Neste livro David Stern faz uma excelente integração entre genética de populaçoes e a biologia do desenvolvimento, os mecanismos genéticos responsáveis por geração de novas morfologias, numa linguagem bastante acessível. Particularmente interessante, David discorre sobre a pergunta se a natureza molecular das modificacoes responsáveis pela diferença entre os grandes grupos (Filos, Ordens) seriam as mesmas que ocorrem entre populações que estão em processo de divergência.

David termina o livro com um capítulo bastante interessante que discursa sobre a estrutura das redes regulatórias gênicas (gene regulatory networks - GRN em inglês) e a possilidade de surgimento de novidades morfológicas. David argumenta que alguns genes sao mais "especiais" (hot-spots) que outros pela sua posicao em uma rede regulatória. Afetar a regulação destes genes seria o caminho mais provável para se obter uma inovação morfológica, daí o "Predictable Genome" do título do livro.

Muitos experts vão dizer que não existem tantos exemplos assim de genes especiais em tantos processos de desenvolvimento descritos, mas acho que David arrisca bem...só o futuro, com a busca de mais exemplos e mais estudos, dirá se ele estava certo...

O mais antigo registro de vida animal no planeta

2010-08-24T15:00:00.000-07:00

Acredita-se que entre 1 bilhão e 542 milhões de anos atrás, nosso planeta passou por pelo menos dois períodos de glaciação global, nos quais esteve completamente coberto de gelo. A hipótese, chamada de Terra bola de neve (snowball earth), ajuda também a explicar a ausência de fósseis de organismos multicelulares mais antigos que 600 milhões de anos atrás, assim como a "explosão" de formas multicelulares que ocorreu logo após este período de glaciação, conhecida como a explosão do cambriano.

O registro fóssil mais antigo de vida animal ocorre já no fim da última grande glaciação: uma esponja chamada Paleophragmadictya. Portanto, poucos cientistas estariam sequer dispostos a procurar por fósseis animais (e gastar seus recursos de pesquisa) em rochas mais antigas que 650 milhões de anos. Dificilmente um organismo multicelular sobreviveria a Terra bola de neve.

Porém, com ajuda da fundação americana de ciência (National Science Foundation), o grupo liderado pelo Dr. Adam Maloof, da universidade de Princeton, resolveu seguir para a Austrália e embarcar nesta ingrata tarefa de procurar por sinal vida animal onde niguém jamais encontrou.

E, ao que tudo indica, a empreitada rendeu dividendos: em forma de esponja!

Na edição de 17 de agosto da revista Nature Geosciences, Maloof e colaboradores descrevem o que acreditam ser fósseis de esponjas de 650 milhões de anos atrás. Os autores utilizam softwares de computação gráfica para reconstruir modelos tri-dimencionais dos fósseis. Como resultado, eles puderam observar vários canais internos assimétricos e câmaras semelhantes aquelas encontradas em esponjas modernas. Os fósseis ainda estão sob olhar crítico da comunidade científica e a ausência de outras características típicas de esponjas como espículas fossilizadas estão sendo debatidas.

De qualquer forma, se o achado de Maloof e colaboradores estiver correto, ao menos alguns dos mais antigos animais sobreviveram a glaciação global. Alternativamente, a glaciação não foi tão severa quanto se acredita e a terra não se tornou uma bona fide bola de neve.

Algo que acho válido ressaltar a respeito deste post e do anterior sobre a publicação do genoma da esponja Amphimedon queenslandica: a pesquisa biomédica tem como foco a cura de doenças e a busca por melhor qualidade de vida para a humanidade. Muito legal né? Mas notem o quanto podemos aprender a respeito da historia do nosso planeta e nossa própria história apenas estudando esponjas? Na minha opinião, muito mais legal! Quem somos, de onde viemos e para onde vamos? Você não encontrará resposta para essas perguntas no New England Journal of Medicine.

Os segredos da multicelulariedade animal: O genoma das esponjas

2010-08-09T09:34:00.000-07:00

Na edição dessa semana da conceituada revista Nature foi publicado o genoma da espécie de esponja Amphimedon queenslandica trazendo importantes informações a cerca das seqüências de DNA encontradas nesses organismos na base da cadeia evolutiva dos animais.

Esponjas são animais que não são muito de se mover (nem tudo que não se mexe é planta) e que vivem em nosso planeta há mais de 600 milhões de anos. Estes organismos guardam importantes segredos sobre como nossa organização celular evoluiu, isto é, como controlamos a proliferação a diferenciação das nossas células sem gerar processos de divisão desordenados, como o câncer por exemplo.

E o que o genoma das esponjas traz de novo e porque foi de grande importância desvendá-lo? Ao comparar o genoma da Amphimedon com o de organismos mais complexos como nós e com organismos mais simples como o coanoflagelado unicelular Monosiga pôde-se descobrir o que é comum e diferente entre estes organismos.A partir desta análise o artigo reporta que várias moléculas importantes para o controle do ciclo celular e para a comunicação célula-célula estão presentes nos genomas desta esponja e ausentes no genoma do coanoflagelado Monosiga, um representante unicelular. Aparentemente o advento de organismos mais complexos está ligado ao aparecimento de novos genes na cadeia dos animais e em novas interações que começaram 600 milhoes atrás com o nosso ancestral comum com as esponjas.

Mas como tudo na ciência novas perguntas se abrem a partir do presente estudo. Saber como esses genes importantes para a multicelulariedade atuam nas esponjas é uma delas....Mas como os próprios autores mencionam as esponjas não são organismos fáceis de lidar e de se cultivar em laboratório, a espécie cujo genoma foi seqüenciado, por exemplo, fica no oceano australiano.....é chegado o momento de mergulhar....

Srivastava M, Simakov O, Chapman J, Fahey B, Gauthier ME, Mitros T, Richards GS, Conaco C, Dacre M, Hellsten U, Larroux C, Putnam NH, Stanke M, Adamska M, Darling A, Degnan SM, Oakley TH, Plachetzki DC, Zhai Y, Adamski M, Calcino A, Cummins SF, Goodstein DM, Harris C, Jackson DJ, Leys SP, Shu S, Woodcroft BJ, Vervoort M, Kosik KS, Manning G, Degnan BM, & Rokhsar DS (2010). The Amphimedon queenslandica genome and the evolution of animal complexity. Nature, 466 (7307), 720-726 PMID: 20686567

Pax-6 e a origem dos olhos

2010-07-30T13:16:00.000-07:00

A biologia da evolução e do desenvolvimento (Evo-devo) é um campo aberto de pesquisa que oferece diversos "problemas" biológicos a serem resolvidos. Alguns problemas, porém, recebem atenção especial. Um deles é a origem dos olhos.

Charles Darwin já o descreveu como um órgão de extrema perfeição e a turma do contra (contra-senso) costuma usá-lo como exemplo de um órgão tão complexo que não poderia ter outra origem que não a intervenção divina.

Para biólogos, resolver se os olhos evoluiram ou não é um problema sem graça, pois já foi resolvido há muito tempo (mais informações em Shubin et al., 2009, Nature). Um problema interessante é saber se todos os olhos complexos tem a mesma origem ou se evoluíram de forma independente. E é este problema que Suga e colaboradores ajudaram a responder em recente artigo publicado na revista PNAS.

O desenvolvimento dos olhos de todos os animais bilatérios começa com a atividade do fator de transcrição Pax-6. As águas-vivas (medusas) pertencem ao grupo de animais de parentesco mais distante do nosso e possuidores de olhos complexo. Porém estas aparentemente não possuiam gene pax que desempenhasse função na formação de olhos.

Hiroshi Suga e colaboradores, trabalhando no laboratório de Walter Gehring em Basel na Suiça, foram capazes de identificar um gene da família Pax, chamado de pax-A, em águas-vivas. Os autores mostram que Pax-A é expresso nos olhos e ativa a expressão de genes da família opsina, que são também os genes-alvo do Pax-6 em vertebrados. Por fim, os autores mostram que a indução da expressão do Pax-A de água-vivas em moscas resulta na formação de olhos adicionais.

Este estudo mostra que a via gênica responsável pela formação de olhos complexos já estava presente no ancestral comum entre humanos e cnidários. Sim, o olho, de fato, é uma estrutura fantástica e de extrema complexidade. E será que a seleção natural teve tempo pra inventá-lo? Hoje sabemos: teve, e só o fez uma vez, há mais de meio bilhão de anos. Desde de então, só precisou fazer upgrades.

Como o inseto sabe onde é sua cabeça e onde é sua barriga?

2010-05-29T18:13:00.000-07:00

Em um estudo publicado na respeitada revista Current Biology, Jeremy Lynch e Siegfried Roth da Universidade de Colônia, Alemanha investigaram a pergunta acima: Como o ovo do inseto estabelece onde é sua cabeça e sua barriga?

Insetos, em particular a mosca-da-fruta Drosophila melanogaster, diferentemente de outros organismos tais como os vertebrados (incluindo nós, é claro) estabelecem as coordenadas ântero-posterior (cabeca e ânus) e dorso-ventral (barriga e costas) exclusivamente a partir de uma mensagem materna. Assim se você observar uma mosca-da-fruta colocando o ovo, você já sabe qual regiao do ovo dará origem a cabeca e qual dará origem aos orgaos posteriores, como o ânus.

Isso é decorrente de toda a estrutura reprodutiva dentro da mosca-mae, na qual vários óvulos em diferentes fases do desenvolvimento sao observados em forma linear. Assim, um ovo maduro é colocado pela mosca-da-fruta e 20 minutos depois outro ovo maduro pode ser colocado. A fertilizacao ocorre durante a saída do ovo. Esta determinacao de onde a cabeca e o ânus vao se formar vem da localizacao de diferentes moléculas, em forma de RNA-mensageiros nas extremidades de cada ovo e da comunicacao entre o núcleo do óvulo e as células da mae.

O mesmo nao acontece conosco mamíferos, nossa estratégia reprodutiva é diferente. Temos poucos óvulos e cuidamos muito bem deles. Além disso, nossas células iniciais interagem muito mais entre si e se dividem mais lentamente que as células dos insetos. Se você retirar uma célula do seu filho no estágio de 8 células, ele ainda sobrevive muito bem obrigado, por isso nosso desenvolvimento é dito como regulatório, isto é, mesmo que alguma coisa dê errado muitas vezes nossas células conseguem consertar. E além disso nós ficamos no quentinho do útero da nossa mae até o nosso nascimento.

O ovo do inseto nao, é colocado no meio ambiente logo no estágio de 1 célula. Você poderia imaginar, coitado desse ovo de inseto... Mas calma, nao se esqueca de que se ele existe até hoje é porque ele passou por um árduo processo de selecao natural de pelo menos 300 milhoes de anos....
Os insetos desenvolveram uma estratégia de reproducao no qual centenas ou milhares de ovos sao colocados em curto espaco de tempo e sabe-se que nos grupos mais derivados filogeneticamente (representados pela a mosca-da-fruta e o mosquito-da-dengue) a informacao genética da mae que determina os eixos corporais (cabeca e barriga).

Agora sim, vem a pergunta principal do artigo de Jeremy e Siegfried. Seria esse processo de determinacao maternal conservado geneticamente em todos os insetos? A principal evidência viria se um mecanismo molecular comum existisse entre os diferentes grupos de insetos. Essa resposta nao é óbvia, porque diferentes grupos possuem ovários de tipos (e morfologias) bem diferentes.

Em resumo, Jeremy e Siegfried acharam que todos os grupos de insetos que eles analisaram (vespas, grilos, besouros e outros ) usam a via de sinalizacao de Epithelial Growth Factor (EGF) para estabelecer seus eixos corporais (cabeca-ânus, barriga-pescoco), assim como a mosca-da-frutaque se utiliza do mesmo EGF......entao essa via atua neste processo a pelo menos 300 milhoes de anos, indicando que o processo é conservado....

Eu que acompanhei este estudo, pois o Jeremy era meu companheiro (copiando nosso Presidente) de laboratório sei da qualidade e da dificuldade de se realizar um estudo deste tipo, pois foram utitlizadas 4 espécies de insetos em que a manipulacao experimental nao é fácil (organismos nao-modelo)...mas Jeremy fez...pena que a Science nao quis...talvez eu seja suspeito...mas acho que valia....

Lynch, J., Peel, A., Drechsler, A., Averof, M., & Roth, S. (2010). EGF Signaling and the Origin of Axial Polarity among the Insects Current Biology DOI: 10.1016/j.cub.2010.04.023

Remarkable Creatures, Sean Carroll: Um livro sobre momentos épicos no estudo da evolução

2010-05-17T03:11:00.000-07:00

O livro “Remakable Creatures: Epic Adventures in the search for the origins of species” (Sean Carroll) é sem dúvida nenhuma uma obra-prima para a divulgação da história dos estudos da evolução. Que Sean Carroll é um excelente escritor e cientista não há dúvida, visto o grande número de posts de artigos dele neste blog e do livro Infinitas formas de grande beleza já publicados.

Mas acho que este livro supera os anteriores que li de Carroll principalmente pelo fato dele realmente conseguir atingir o grande público numa das características que normalmente não estão presentes nos cientistas, a emoção. Carroll narra durante todo o livro as aventuras de grandes cientistas pelas mais inóspitas regiões do mundo buscando responder como a vida surgiu e como ela evoluiu. Sem entrar em detalhes, este é o típico livro para você dar ao seu filho quando ele está na adolescência buscando saber qual profissão seguir (particularmente se você gostaria que ele se engajasse na ciência). Também é um bom livro para quando um cientista está desanimado e se perguntando por que é importante fazer ciência, em particular, por que é importante se estudar evolução. Este ainda não é o meu caso.....

Começando por Alexander von Humbolt, passando por Charles Darwin, dando uma atribuição clara ao papel de Alfred Wallace e Henry Bates a primeira parte do livro, “The Making of a Theory” (Fazendo a teoria) é, na minha opinião, uma das melhores partes do livro, pois embora estes tópicos sobre a teoria da evolução tenham sido escritos e reescritos, Carroll consegue dar uma personalidade nova a estes tópicos ao enfatizar a perseverança e as características de cada cientista envolvido com essas descobertas.

O livro segue, recomendo a compra não vou ficar contando todas as estórias, só gostaria de ressaltar uma das últimas passagens, a da descoberta do Homem de Neandertal e dos estudos moleculares sobre separação de nossa linhagem e dos Neandertais, muito bem escrita e muito atual, uma vez que o genoma do Neandertal acaba de ser publicado na Science pelo grupo de Svante Pääbo.

É isso, recomendo a leitura tanto para especialistas quanto para pessoas apenas com interesse geral em evolução. Afinal de contas, quem não gosta de um livro que conta estórias? O interessante é ler estórias reais que mudaram o conceito da humanidade sobre a questão da evolução das espécies....

Resenha: "Why Evolution is True", de Jerry Coyne

2010-04-20T21:12:00.000-07:00

"Why Evolution Is True" ou “Porque a Evolução é verdade”, que ainda não foi lançado no Brasil, aborda argumentos e exemplos que suportam a teoria da evolução, tema exaustivamente explorado por diversos autores nacionais e internacionais. Entretanto, poucos possuem as credenciais, o talento narrativo e o poder de argumentação que Jerry Coyne não poupa neste livro.

Jerry Coyne, além de contribuir ativamente para o campo da especiação, possui um pedigree evolucionário incrível: foi orientado por Richard Lewontin (um dos fundadores dos campos da genética de populações e evolução molecular), que por sua vez foi orientado por Theodosius Dobzhansky (pai da síntese moderna da evolução), treinado por Thomas Hunt Morgan (um dos fundadores da genética moderna e ganhador do premio Nobel de Medicina em 1933). Acredito que o Dr. Coyne, ao publicar o “Porque a Evolução é verdade” definitivamente honrou esta ancestralidade peculiar e formidável.

Nos primeiro capítulo, Dr. Coyne explica por que a evolução, diferentemente das propostas alternativas a ela, constitui em uma teoria cientifica e lista uma serie de previsões geradas pela teoria da evolução, que podem ser testadas. Os capítulos que seguem constituem uma enxurrada de exemplos magníficos, de topos os tipos, que dão suporte as previsões listadas pelo Dr. Coyne.

A principio estava um pouco apreensivo com o livro, pois imaginei que teria que ler mais um autor comentando sobre os mesmos exemplos que vários outros antes dele já citaram. Contudo, fiquei surpreso com o numero assombroso de exemplos fantásticos de evolução na natureza que eu completamente desconhecia. E a narrativa do Dr. Coyne os amarra juntos em um pacote de evidencias que não permitem qualquer outra conclusão que não seja a constatação da verdade absoluta que é evolução das espécies.

Opto nesta resenha por não mencionar os exemplos que Dr. Coyne usa no livro. Prefiro deixar como surpresa para o leitor, pois adorei ser surpreendido pelos exemplos exóticos. Mas uma das minhas seções prediletas do livro foi a lista de fontes obtidas na internet. La estão disponíveis uma serie de textos e vídeos super interessantes sobre os temas abordados no livro.

A única critica que faço ao livro é que a opção feita pelo Dr. Coyne (talvez absolutamente necessária) de abordar uma amostragem descomunal exemplos fez com que os últimos capítulos do livro se tornassem uma leitura um pouco cansativa.

Enfim, “Porque a Evolução é verdade” definitivamente não é somente mais um livro sobre evolução, mas sim uma grande contribuição para a divulgação da teoria da evolução e leitura agradabilíssima para leigos e especialistas.

Como é o metabolismo energético do embrião do mosquito da dengue?

2010-04-01T14:38:00.000-07:00

É com grande satisfação que escrevo a primeira vez sobre um artigo produzido 100% em território nacional. O grupo do Rio de Janeiro liderado pelo Prof. Carlos Logulho da Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF) demonstrou pela primeira vez quais vias metabólicas estão atuantes durante o desenvolvimento embrionário do mosquito da dengue, o Aedes aegypti. Acho que não é nem necessário dizer o quão importante é esse tipo de estudo, afinal o mosquito da dengue está sempre a nossa volta e entender a embriogênese desse inseto ao nível molecular é fundamental para o desenvolvimento de novos mecanismos de controle.

No presente artigo Vital e cols. correlacionam eventos morfológicos importantes do desenvolvimento do mosquito com a atividade das diversas enzimas importantes para o metabolismo de glicose. A análise dos níveis do RNA-m da enzima GSK-3, uma enzima bem conhecida dos biologistas do desenvolvimento, pois atua na via de sinalização de Wnt, também mostrou uma correlação interessante com os níveis de glicose e glicogênio do ovo.

Tanto a atividade quanto a expressão de GSK-3 diminuíram bastante entre 5 e 24 horas após a ovoposição (HAE), enquanto que a concentração de glicogênio, de modo inverso, aumentou no mesmo período. Os autores propõem que assim como em vertebrados em mosquitos, a atividade de GSK-3 seria negativamente regulada pela via de sinalização de insulina. A gliconeogênese, a formação de glicose a partir da quebra de produtos do metabolismo de proteínas e lipídeos (não-carboidratos), por sua vez, aumenta após a formação da banda germinal, um resultado que sugere que há uma compensação na geração de glicose a partir desta via alternativa. Outro aspecto interessante do artigo foi o pico de glicose observado a 15 HAE, que precede a síntese da cutícula serosa, uma estrutura que foi previamente mostrada por um dos autores (o pesquisador Gustavo Rezende) como importante para evitar o processo de dissecação do ovo de Aedes (Rezende et al., 2008 BMC Dev Biol).

O presente trabalho além de bastante interessante pelos dados apresentados abre várias questões que podem levar a uma análise de Evo-Devo. 1) Será que o estágio de retração da banda germinal é o ponto de referência da embriogênese em relação ao metabolismo da glicose em outros artrópodes? 2) Qual(ais) as vias de sinalização que são afetadas pela perda da função de GSK-3? 3) Em que região do ovo são expressas as enzimas das vias metabólicas? >p> Essas e outras questões demandam estudos em outros artrópodes em que estudos funcionais (RNAi) são possíveis. É aí que um besourinho da farinha ou uma aranha-de-casa pode ajudar...mas isso é um assunto para possíveis colaborações do autor do post com os autores do artigo...

Vital W, Rezende GL, Abreu L, Moraes J, Lemos FJ, Vaz Ida S Jr, & Logullo C (2010). Germ band retraction as a landmark in glucose metabolism during Aedes aegypti embryogenesis. BMC developmental biology, 10 PMID: 20184739

Doutorado nos EUA

2010-03-15T12:53:00.000-07:00

Caros leitores,
o texto abaixo foi escrito por Mariana Louza, mestranda na UFRJ, sobre o processo de realização de Doutorado nos EUA, com bolsa americana. A Idéia surgiu de nossa conversa com ela durante um simpósio no Rio de Janeiro. Uma versão mais extensa encontra-se disponível em link no final do texto. Acredito que este texto será de grande valia para os interessados em embarcar nesta empreitada. A proposito: parabéns para a Mariana, recentemente aceita em programa de doutorado na Universidade de Cincinnati!

Olá a todos, meu nome é Mariana Louza, sou aluna de mestrado do Prof. José Garcia Abreu pelo Programa de Ciências Morfológicas do ICB na UFRJ. Durante o ano passado eu estive envolvida em pedidos de bolsa para realizar meu doutorado pleno no exterior, e foi justamente em busca de informações que conheci o Rodrigo e o Igor, que me convidaram pra escrever no blog dando dicas aos alunos que estejam interessados em estudar fora do país também.

Resolvi dividir minhas dicas em tópicos, então além da visão geral, gostaria de falar mais sobre o processo de escolha das universidades, os contatos com os pesquisadores, a aplicação em si - requisitos, inscrições nos sites, taxas, documentos e cartas-, as provas de proeficiência e enfim, o resultado.

Pra começar, o mais importante dessa decisão é a determinação, você tem que ter certeza do que quer, pois o processo é muito difícil, longo e caro também, então o melhor é preparar a cabeça e o bolso pro que vem por aí. A escolha da universidade é muito pessoal, depende da sua área de interesse, e primeiramente deve-se definir o país (ou os países) onde irá aplicar. Cada um tem suas vantagens e desvantagens, os Estados Unidos, por exemplo, apesar de muito atrativo é um país de difícil aceitação a estrageiros, já os países europeus são muito abertos a receberem alunos de fora, além da disponibilidade de bolsas. Eu decidi aplicar pra universidades americanas primeiramente, e caso não obtivesse nenhum resultado positivo iria em busca das européias, então essas dicas são todas voltadas ao processo americano de admissão.

Optei por buscar nos sites das revistas de Biologia do Desenvolvimento os nomes dos orientadores que estivessem publicando bem, e em temas do meu interesse, fiz uma lista enorme primeiramente, e depois fui olhando um a um. Cheguei a uma lista final, e então fui atrás das universidades de cada um, vendo o nivel da Pós, a estrutura do departamento, e a possibilidade de receber estrangeiros. A internet é a base da sua busca, pois você encontra facilmente os sites das universidades, com todas a informações dos programas de Pós-Graduação: grade curricular, professores envolvidos em orientação e aplicação online.

Um passo importante é você iniciar o contato com esses pesquisadores, um simples e-mail pode abrir muitas portas. É legal dizer além de quem você é, onde estuda, experiência que possui em laboratório, o que faz atualmente no seu projeto, e por fim explicar porque seu interesse em estudar fora do seu país e deixar claro quais os pontos desse professor e da pesquisa desenvolvida que mais te atraíram. Aí é só aguardar! Por experiência própria, nem precisa esperar muito, a maioria deles responde dias depois, mesmo que seja só pra dizer que infelizmente não tem uma vaga disponivel, mas eles sempre te dão algum tipo de feedback.

Outra dica é entrar em contato e pesquisar sobre o dia de visitas que quase todas as universidades oferecem uma vez por período, onde os aspirantes podem fazer visitas aos campi e conhecer a universidade. É uma ótima oportunidade para se falar com possíveis orientadores e com os membros da seleção do PhD.

Voltando a sua lista agora, o próximo passo é entrar no site de cada Universidade e ir conferir quais os documentos, provas e cartas que eles pedem. Faça isso com antecedência e anote o deadline para submissão!! A pior coisa que pode acontecer é você descobrir em cima da hora que eles pediam algum documento difícil de conseguir as pressas... Vale a pena ir se inscrevendo aos poucos nos sites e dar uma conferida até a última página da aplicação para não ter nenhuma surpresa depois.

Segue aqui uma breve lista de etapas a cumprir:

- informações básicas, históricos da faculdade e mestrado (se tiver) TRADUZIDOS, cartas de recomendação, personal statement, currículo, resultados das provas de inglês e uma taxa.

- transcripts: são os históricos da faculdade e do mestrado, e eles têm que ser traduzidos por um tradutor juramentado.

- As cartas de recomendação: devem ser escritas em inglês por pessoas que tenham um contato com você, normalmente pedem 3 cartas, e uma deve ser do seu orientador, aquele que mais vai poder falar sobre você e o trabalho que você desenvolve no laboratório, as outras duas ficam ao seu critério.

- O personal statement é uma carta que você escreve falando sobre toda sua vida escolar.

- O currículo: é opcional, mas é uma boa oportunidade de mostrar de forma sucinta seu passado na ciência, liste os congressos, os cursos, as publicações (caso tenha), e qualquer tipo de experiência que tenha sido importante pra sua careira.

- A prova do TOEFL: consiste em 4 sessões: reading, listening, speaking and writing, e cada uma vale 30 pontos, somando no total 120 pontos. A pontuação mínima depende de cada universidade.

- A prova do GRE: prova possui 3 sessões: verbal, maths e writing (mais detalhes no link).

Uma Boa Sorte para todos!!!

Link para o texto completo

MicroRNAs e a conservação evolutiva dos tecidos

2010-03-06T03:45:00.000-08:00

Em um estudo publicado em Fevereiro de 2010 na revista Nature, o grupo de Detlev Arendt (EMBL-Heidelberg) nos mostra como o estudo dos diferentes microRNAs presentes no transcriptoma (conjunto de seqüências que são sintetizadas em RNA, a partir do DNA) de uma minhoca bem simples, o anelídeo Platynereis dumerilii pode nos ajudar a entender a evolução dos animais e de sua forma. Em estudos anteriores o desenvolvimento embrionário e a análise dos genes deste organismo já geraram importantes resultados para este grupo tais como a conservação da estrutura do sistema nervoso de anelídeos (Denes AS et al., 2007 Cell). Os resultados deste último artigo dão suporte a hipótese que o organismo hipotético UrBilateria teria um sistema nervoso central e não uma rede difusa de neurônios.

Uma das principais vantagens de se estudar este anelídeo é a posição filogenética deste grupo, pois segundo filogenias publicadas no final da década de 90 (Adoutte et al., 2000) e atualmente aceitas este grupo poderia conter descendentes e características similares ao Urbilateria. Assim a questão abordada pelo presente artigo seria qual o grau de complexidade dos microRNAs presentes no transcriptoma do anelídeo Platynereis dumerilii e de outros invertebrados selecionados? Os resultados obtidos pelo estudo indicam que uma grande complexidade de microRNAs existe em Platynereis dumerilii e provavelmente existia no Urbilateria. Além disso esses microRNAs são expressos em diferentes tecidos destes organismos primitivos.

A partir da análise de expressão e bioinformática os autores determinaram que os microRNAs mais antigos na evolução dos animais são miR-100 e outros similares tais como miR-125 e let-7. Interessante estes microRNAs são expressos em células neurosecretoras em volta da boca neste anelídeo, sendo possivelmente o papel ancestral desta família.

E assim Detlev e colaboradores analisaram a expressão de todos os microRNAs que foram encontrados a partir de “deep sequencing ” (seqüenciamento em larga escala) e encontraram várias similaridades entre a expressão destes microRNAs. Importante vários microRNAs homólogos são expressos em tecidos similares nos diferentes animais.

Ao final os autores propõem que essa expressão similar dos microRNAs nos tipos celulares em diferentes organismos serviria como evidência para a existência de tipos celulares conservados ao longo da evolução nos diferentes organismos. É interessante notar que essa proposta se aproxima um pouco do que o embriologista alemão Ernst Haeckel havia proposto há mais de 100 anos atrás com a célebre frase “Ontogenia recapitula a ontogenia”. A diferença é que hoje podemos abordar tais questões a partir das assinaturas moleculares, tais como os microRNAs demonstrados no presente estudo. Somente mais estudos analisando a expressão e função global dos diferentes genes expressos por cada tipo celular será capaz de confirmar se Detlev e colaboradores estão certos.

Christodoulou, F., Raible, F., Tomer, R., Simakov, O., Trachana, K., Klaus, S., Snyman, H., Hannon, G., Bork, P., & Arendt, D. (2010). Ancient animal microRNAs and the evolution of tissue identity Nature, 463 (7284), 1084-1088 DOI: 10.1038/nature08744

Os genomas das moscas e a ilusão das seqüências conservadas

2010-02-18T13:01:00.000-08:00

Em um estudo publicado em Janeiro de 2010 na revista PLOS Genetics o grupo do pesquisador do Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Mike Eisen demonstrou o quão pouco sabemos da evolução das seqüências regulatórias, isto é, seqüências que favorecem (“enhancer”) ou inibem (“silencers”) a transcrição (DNA→RNA).

Uma seqüência regulatória, em particular um enhancer, é um pedaço de DNA contendo em geral 400-800 pares de bases de DNA (as letrinhas ATCG), contendo vários sítios de ligação (“binding sites”) para fatores de transcrição (proteínas que se ligam ao DNA).
Tudo bem, parece complicado, mas não é tanto. Vamos tentar simplificar. Muita gente lembra ou já ouviu falar do modelo chave-fechadura utilizado ao falarmos da interação entre uma enzima e substrato. Neste modelo uma enzima só funciona com o seu substrato específico e reações enzimáticas tão importantes para o funcionamento do nosso corpo dependem dessas interações. Com um enhancer a lógica é parecida: o fator de transcrição (como a enzima) só se liga a um pedaço de DNA específico (como o substrato). O que complica um pouco a nossa estória é que um enhancer é composto por vários fatores de transcrição diferentes (várias enzimas) que podem se ligar a diferentes pedaços de DNA (vários substratos). Como numa reação enzimática em que podemos medir a concentração de um determinado produto como resultado da interação enzima-substrato, a quantidade de transcrição nos diz quanto um determinado enhancer está ativo. Assim a estrutura dos enhancers é um código bastante complexo e entender como este código é formado e evolui ao longo dos tempos é um dos grandes enigmas da Evo-Devo atual.

Qual a importância de se entender as seqüências regulatórias e sua evolução? Como já discutimos em vários posts do blog, os genomas (conjunto total de DNA) de organismos multicelulares são em grande parte constituídos por seqüências potencialmente regulatórias. O que o grupo de Mike Eisen tem procurado entender nos últimos anos é como essas seqüências regulatórias são formadas e como elas se modificam ao longo dos anos (evoluem, mas não no sentido de melhoramento per se).

O modelo mais aceito na literatura para a evolução destes enhancers em moscas-da-fruta é que a região funcional do enhancer, a região do DNA em que o fator de transcrição é capaz de se ligar, seria mais conservada em seqüência do DNA que as regiões adjacentes (próximas). Assim vários grupos defendem a hipótese que uma gramática conservada (“cis-regulatory grammars”) existiria e seria produto direto da seleção natural atuando nestas regiões. A principal evidência apontada por esses grupos é a conservação destas seqüências funcionais entre as diferentes espécies de moscas-da-fruta.

O presente artigo de Eisen propõe que essa aparente gramática conservada pode ser na verdade uma conseqüência indireta dos diversos processos que um genoma, no caso da mosca-da-fruta, é submetido globalmente. Dentre estes processos a forte tendência a deleções (perdas de pedaços de DNA) nos genomas das drosófilas poderia explicar, ao menos em parte, esta aparente conservação observada nas espécies de moscas-da-fruta atuais.

Para mim a principal mensagem levantada pelo presente estudo é que as vezes nos esquecemos que o processo de mutação é randômico e que vários fatores globais observados nos genomas não necessariamente são frutos da seleção natural. Acho que isso é uma coisa meio que do ser humano, tendemos a achar que tudo que é observado tem uma finalidade, um por que. Acredito que só novos estudos podem nos ajudar a desvendar enigmas como esses..

Lusk, R., & Eisen, M. (2010). Evolutionary Mirages: Selection on Binding Site Composition Creates the Illusion of Conserved Grammars in Drosophila Enhancers PLoS Genetics, 6 (1) DOI: 10.1371/journal.pgen.1000829

Patas de camundongo, gene de anfioxo

2010-02-08T21:57:00.000-08:00

O anfioxo, parente distante de vertebrados como nós, é um invertebrado de corpo alongado, como o de um peixe, que vive em ambientes marinhos. Ele porém não possui ossos, não tem olhos ou órgãos sensoriais complexos como os de vertebrados, não possui um cérebro propriamente dito e nem nadadeiras pareadas (peitorais e pélvicas). Alguns poderiam pensar, portanto, que estes "projetos de vertebrados" tem pouco (ou nada) a nos ensinar sobre quem somos.

Entretanto, qualquer evolucionista, ou entusiasta da evolução, sabe que todo e qualquer ser vivo guarda preciosas pistas para entendermos o que é a vida, quem somos e porque nossos corpos são do jeito que são. E o artigo de Minguillion e colaboradores, publicado em janeiro na revista PNAS, traz consigo as pistas oferecidas pelo anfioxo para entendermos porque temos braços e pernas.

A linhagem de vertebrados que nos originou sofreu um total de 2 duplicações completas do genoma, porém o anfioxo divergiu de outros cordados antes destes eventos e, portanto, possui apenas uma cópia de genes que foram duplicados em vertebrados. Muitos consideram que estes eventos de duplicação gênica são o motivo pelo qual nossa linhagem de cordados dispõe de "formas infinitas de grande beleza".

Por exemplo, acredita-se que o surgimento de nadadeiras peitorais e pélvicas, que depois deram origem a nossos braços e pernas (respectivamente), esta atrelado à duplicação de um fator de transcrição da família T-box (ou Tbx). O gene Tbx5 é o fator de transcrição que inicia a formação de membros anteriores (braços e nadadeiras peitorais), enquanto o gene Tbx4 (juntamente com outro gene chamado Pitx1) promove a formação de membros posteriores (pernas e nadadeiras pélvicas).

O anfioxo, que não possui nem membros anteriores ou posteriores, possui uma única cópia destes genes, chamada de amphiTbx4/5. A pergunta então é a seguinte: se nossos braços e pernas são consequência da ação destes novos genes, resultado da duplicação do ancestral do amphiTbx4/5, então o próprio amphiTbx4/5 seria incapaz de iniciar a formação de membros em vertebrados. Como testar isso? Minguillion e colaboradores utilizaram camundongos mutantes para os genes Tbx4 e Tbx5, que não são capazes de formar patas, e inseriram nestes o gene de anfioxo (amphiTbx4/5). E alguns poderiam pensar: "o que um pobre gene de anfioxo seria capaz fazer em um vertebrado sofisticado como um camundongo...". Que tal patas dianteiras e traseiras?

De fato, os pesquisadores constataram que o amphiTbx4/5 era capaz de devolver aos camundongos suas patas dianteiras e traseiras, com todos os componentes anatômicos que uma pata de camundongo possui. Portanto, não há nada necessariamente especial na estrutura da proteína gerada pelos genes Tbx5 ou Tbx4 de vertebrados que as credencie para iniciar a formação de patas, ao menos quando comparadas com o amphiTbx4/5. Então, porque o anfioxo não as faz?

Os pesquisadores voltaram então suas atenções para as regiões regulatórias do Tbx4 e Tbx5. Sequências de DNA logo na vizinhança destes genes controlam o local e o estágio do desenvolvimento no qual o Tbx4 e Tbx5 serão produzidos. Em verbebrados, estes genes são "ligados" na mesoderme lateral, na região onde se formarão braços e pernas. No anfioxo entretanto, o gene amphiTbx4/5 não é "ligado" durante estágios embrionários, somente mais tarde em estágios larvais. E quando os pesquisadores procuraram por DNA regulatório semelhante ao encontrado em vertebrados, viram que o amphiTbx4/5 não os possuía.

Em conclusão, este estudo dá suporte à idéia de que muitos dos genes que usamos hoje para formar estruturas anatômicas que nossos ancestrais não possuíam, já existiam em nosso passado. O segredo por trás do surgimento de novidades morfológicas parece estar nas novas maneiras pelas quais genes são utilizados durante o desenvolvimento. Em particular, no surgimento e diversificação de sequências de DNA regulatório. E porque o anfioxo não fez patas? Talvez o próprio anfioxo responderia, parafraseando Jânio Quadros: não fi-lo por que não qui-lo!

Minguillon, C., Gibson-Brown, J., & Logan, M. (2009). Tbx4/5 gene duplication and the origin of vertebrate paired appendages Proceedings of the National Academy of Sciences, 106 (51), 21726-21730 DOI: 10.1073/pnas.0910153106

Evolução em ação: quer exemplo melhor que este?

2010-01-26T16:56:00.000-08:00

Neste mês a rede de TV americana PBS lançou um documentário sobre Evo Devo chamado What Darwin Never Knew (o que Darwin nunca soube). Vale a pena conferir. A primeira metade do documentário trata sobre aquilo que Darwin sabia durante o período em que escrevia seu histórico livro. A outra metado do programa traz exemplos de estudos que revelam o mecanismo pelo qual a evolução opera. E vários destes demonstram como genes modificam a anatomia durante o desenvolvimento embrionário.

Um dos estudos mostrados no documentário descreve o trabalho do grupo do Dr. David Kingsley, da Universidade de Stanford, com o desenvolvimento de nadadeiras em peixinhos conhecidos como sticklebacks. Este trabalho já foi assunto de matéria deste blog. Em resumo: sticklebacks marinhos possuem nadadeiras posteriores (pélvicas) modificadas, em forma de espículas, enquanto que espécies de água doce possuem a pélvis extremamente reduzida. O gene por trás desta diferença é o pitx1, que é idêntico entre as duas espécies, só que apenas os sticklebacks marinhos o expressam na pélvis. Ou seja: o mesmo gene sendo utilizado na pélvis de uma espécie mas não na de outra. Já que o ancestral destas espécies possuía pélvis, a única possível explicação é que a espécie de água doce (de pélvis reduzida) possui alguma mutação em região regulatória do pitx1.

A próxima (e mais difícil etapa) era encontrar esta região regulatória em ambas espécies e mostrar que a espécie de água doce havia desligado este DNA regulatório. E foi precisamente isto que Dr. Kingsley e sua intrépida trupe de posdocs e colaboradores reportaram na revista Science do dia 15 deste mês.

Os autores conseguiram identificar a região (locus) no cromossomo que associava com a ausência de pélvis. Este pedaço de DNA localizava-se na proximidade do gene pitx1. Em seguida os pesquisadores mostram que este pedaço de DNA, denominado de Pel-2.5kb, quando ligado à proteína fluorescente GFP e injetado em embriões de peixe, era capaz de promover a produção de GFP na nadadeira pélvica. Ou seja, a região controladora da expressão de pitx1 na pélvis havia sido encontrada!

Agora a parte mais incrível: Kingsley e colaboradores queriam mesmo era saber se poderiam reverter a evolução. Seria possível devolver aos sticklebacks de água doce o que a seleção natural havia levado embora: suas nadadeiras pélvicas? A resposta foi um ressonante sim! Ao inserir em sticklebacks de água doce uma cópia do gene pitx1 ligado à região controladora Pel-2.5kb de espécie marinha, embriões de sticklebacks de água doce passaram a produzir nadadeiras pélvicas!

A história dos sicklebacks, fruto de anos de trabalho do grupo do Dr. Kingsley, talvez seja o melhor e mais completo exemplo da evolução de um caractere (possuir ou não pélvis) em vertebrados. O passado evolutivo deste grupo de peixes é bem documentado pelo registro fóssil. Sticklebacks marinhos possuem suas nadaderias pélvicas (e dorsais) em forma de espículas para se proteger contra predadores (o documentário da PBS inclusive mostra vídeo de um peixe engolindo um stickleback e em seguida o cuspindo por causa dos espículos). Quando stickleback passaram a habitar lagos e rios onde haviam poucos ou nenhum predador, as nadadeiras pélvicas deixaram de desempenhar papel fundamental para sobrevivência do peixe, e foram eliminadas. Ao analisar o DNA de ambas espécies agora sabemos onde exatamente foi a mutação e em que tipo de sequência de DNA (regulatório). E para provar, podemos reverter o caractere morfológico ao seu estado primitivo.

Muitos outros estudos incríveis como este já foram, estão sendo e certamente continuarão a ser publicados, acumulando mais e mais exemplos ao vasto repertório de estudos que reforçam a teoria da evolução. Tanto a evolução quanto a força da gravidade operam a todo momento ao nosso redor. As forças gravitacionais escondem-se atrás de equações e as forças evolutivas atrás de vastas dimensões temporais. Por isso, nenhuma das duas é necessariamente intuitiva e a elucidação de cada uma requereu uma mente brilhante (que, a propósito, descansam lado a lado na abadia de Westminster). Não vou especular se a teoria da Evolução já é tão (ou mais) bem documentada que a própria lei da gravitação universal... Mas acho que já temos prova suficiente de sua veracidade.

Chan, Y., Marks, M., Jones, F., Villarreal, G., Shapiro, M., Brady, S., Southwick, A., Absher, D., Grimwood, J., Schmutz, J., Myers, R., Petrov, D., Jonsson, B., Schluter, D., Bell, M., & Kingsley, D. (2009). Adaptive Evolution of Pelvic Reduction in Sticklebacks by Recurrent Deletion of a Pitx1 Enhancer Science, 327 (5963), 302-305 DOI: 10.1126/science.1182213

Pegadas de tetrápodes: será?

2010-01-15T17:22:00.000-08:00

No dia 7 deste mês, a revista científica Nature trouxe como matéria de capa as supostas pegadas de um tetrápode de 400 milhões de anos atrás. A descoberta seria de grande importância porque as pegadas são 18 milhões de anos mais antigas que qualquer fóssil de tetrápode já encontrado e 10 milhões de anos mais antigas que fósseis de transição como o Tiktaalik rosae.

Por isso, perguntei ao meu chefe, que é paleontólogo, (Neil Shubin - descobridor do Tiktaalik) o que achava das pegadas. Ele me disse: "vem aqui no meu escritório. Vou te mostrar uns artigos". Os artigos que ele me mostrou, claro, eram absoluta novidade para mim, que sou biólogo molecular. Um deles tratava de inúmeras pegadas de artrópodes datando do devoniano (+ ou - 400 milhões de anos atrás). Elas não eram muito diferentes das pegadas da capa da revista Nature, só cobriam uma área maior e eram muitas.

Em outro artigo, os autores descrevem um achado que inicialmente foi reportado como pegadas de tetrápodes, mas depois revisto, retificado e atribuído a artrópodes de mais de 400 milhões de anos atrás. Detalhe: cada pegada media cerca de 25cm de tamanho e a trilha completa das pegadas era tão grande quanto o espaço ocupado por um trilho de trem, indicando que o artrópode responsável pelas pegadas era possivelmente tão grande quanto um dragão de Komodo.

Aí eu perguntei ao Neil: "Mas no artigo da Nature, os autores mostram que as pegadas deixaram impressões de dedos". Neste momento Neil puxou outro artigo do seu computador intitulado: The presumed amphibian footprint Notopus petri from the Devonian: a probable starfish fossil. Basicamente o artigo argumenta que um fóssil previamente identificado como uma pegada (com dedos) de um anfíbio, seria na verdade um fóssil de estrela do mar! Que tal...

Por fim, Neil pegou uma réplica da pata do Tiktaalik (que mais parecia uma nadadeira) e pressionou contra um monte de areia que ele havia colocado em uma caixa em cima de sua mesa. A impressão deixada pela "pegada" do Tiktaalik também deixava marcas que lembravam dedos. Ficou claro para mim que Neil estava extremamente cético a respeito do suposto tetrápode na capa da revista. E seus argumentos eram convincentes! Fiquei então curioso para saber o que pensavam outros paleontólogos que também trabalham na área.

Michael Coates (aqui da Universidade de Chicago), que descreveu o fóssil do Acanthostega gunnari, não acredita que as pegadas em questão sejam de tetrápodes. Ted Daeshler, da Academia de Ciências Naturais da Filadélfia também acha que não. Jenny Clack, paleontóloga da Universidade de Cambridge na Inglaterra, demonstrando cautela, disse para a Science News: "pelo fato das rochas (onde foram achadas as pegadas) não possuírem fósseis, fica difícil interpretar que tipo de organismo deixou tais pegadas". Interessantemente, em matéria publicada na Folha de São Paulo, Rafael da Costa Silva, do Serviço Geológico do Brasil diz: "É muito difícil distinguir esses grupos de "peixes" dos tetrápodes primitivos, mesmo com base em ossos. Imagine com pegadas" e que "os dados não são assim tão conclusivos quanto acham os autores".

Penso que histórias como esta ensinam várias lições: mesmo que revistas científicas falhem no processo de revisão e aceite de um artigo para publicação (só o tempo determinará se este foi de fato o caso) o mais importante processo de crivo científico é mesmo o modo pelo qual a comunidade científica revisa, reflete, critica e absorve ou descarta teorias. Se as pegadas forem de tetrápodes, fósseis virão. Assim como se Darwin estivesse certo quanto à teoria da evolução, a embriologia, geologia, paleontologia e genética o corroborariam. E estas o fizeram.

Além disso, percebi o quanto é difícil para alguém fora de um campo da ciência, julgar o mérito de achados científicos. Eu trabalho em um laboratório de pesquisa de tetrápodes (porém com biologia molecular) e por conta própria não teria qualquer condição de julgar se tais pegadas são ou não de tetrápodes. O mesmo, penso eu, acontece com muitas pessoas que, sem ter treinamento em biologia evolutiva, tentam julgar se o processo de evolução por seleção natural é verdadeiro ou não. Nessas horas não existe muita alternativa, é preciso consultar aqueles que estão ativamente envolvidos no campo de pesquisa para poder formar uma opinião. Parafraseando aquele programa de TV: é preciso pedir ajuda aos universitários!

Niedźwiedzki G, Szrek P, Narkiewicz K, Narkiewicz M, & Ahlberg PE (2010). Tetrapod trackways from the early Middle Devonian period of Poland. Nature, 463 (7277), 43-8 PMID: 20054388

Draganits, E., Grasemann, B., & Braddy, S. (1998). Discovery of abundant arthropod trackways in the ?Lower Devonian Muth Quartzite (Spiti, India): implications for the depositional environment Journal of Asian Earth Sciences, 16 (2-3), 109-118 DOI: 10.1016/S0743-9547(98)00008-7

Derek E. G. Briggs, & W. D. Ian Rolfe (1983). A Giant Arthropod Trackway from the Lower Mississippian of Pennsylvania Journal of Paleontology, 57 (2), 377-390

ROĈEK, Z., & RAGE, J. (1994). The presumed amphibian footprint Notopus petri fiom the Devonian: a probable starfish trace fossil Lethaia, 27 (3), 241-244 DOI: 10.1111/j.1502-3931.1994.tb01417.x

Como a adaptação acontece?

2010-01-06T08:03:00.000-08:00

Interessante que muitas das questões que são um mistério desde os tempos de Darwin estão sendo exaustivamente abordadas no ano de 2009. Tudo bem, agora estamos em 2010 já, mas o artigo que vou comentar saiu na revista Science no final de 2009, 150 anos após a publicação da primeira edição de Origem das Espécies. Uma das mais importantes questões em Evo-Devo atualmente é onde ao nível molecular (do DNA) uma mutação surge, como ela é selecionada e fixada numa dada população, gerando uma nova morfologia (novo fenótipo).

O laboratório de Sean Carroll já é famoso nessa área de Evo-Devo e foi alvo de alguns posts aqui no Blog particularmente porque Carroll é um dos grandes defensores da hipótese de que mudanças no DNA REGULATÓRIO (ativa ou inibe a transcrição do DNA em RNA) são mais importantes que as modificações nas seqüências de AMINOÁCIDOS das proteínas para o surgimento de novas formas. Vários artigos do grupo de Carroll e de outros grupos nos últimos anos têm demonstrado que essa hipótese pode ser verdadeira.

O que esse estudo tem de diferente dos anteriores? Na verdade esse estudo analisa com bastante detalhe uma característica fácil de observar e com valor adaptativo: a pigmentação do abdômen em diferentes populações naturais de moscas-da-fruta. Estas moscas-da-fruta que vivem em alta altitude possuem mais pigmentação no abdômen do que as que vivem ao nível do mar, e acredita-se que este é um caractere adaptativo, ou seja, uma vez que um pedaço de DNA que promove a pigmentação surge, ele tem grande chance de ser mantido na população (selecionado positivamente).

Assim o grupo de Carroll mapeou as regiões do genoma de populações de Drosophila melanogaster presentes na África e identificou que boa parte da variação na pigmentação do abdômen dessas populações era proveniente de diferenças na expressão do gene ebony (ébano, carvão), um gene classicamente conhecido por ser importante na formação de pigmentos em drosophilas de laboratório. Isso é interessante porque teoricamente as mudanças poderiam ter ocorrido em qualquer lugar do genoma mas aparentemente algumas regiões do genoma são mais especiais do que outras!!!

Vários experimentos são importantes nesse artigo, mas eu destaco os vários experimentos que foram capazes de demonstrar ao nível de nucleotídeos do DNA (genótipos) como os diferentes abdomens (fenótipos) provavelmente apareceram. Como a distribuição geográfica dessas diferentes populações de Drosophila é conhecida, os autores puderam inclusive calcular quando cada padrão de pigmentação e cada mudança no DNA provavelmente ocorreu.

Os autores terminam o artigo com uma discussão de porque mudanças regulatórias são mais freqüentes do que mudanças na seqüência codificante de proteínas na geração de novos fenótipos. Recomendo a leitura. Acho que era isso no primeiro post do ano. Feliz ano-novo!

Rebeiz, M., Pool, J., Kassner, V., Aquadro, C., & Carroll, S. (2009). Stepwise Modification of a Modular Enhancer Underlies Adaptation in a Drosophila Population Science, 326 (5960), 1663-1667 DOI: 10.1126/science.1178357

MicroRNAs, genes Hox e suas costelas

2009-12-22T14:45:00.000-08:00

Durante o desenvolvimento, o embrião de vertebrado passa por uma etapa de segmentação que resulta na formação dos somitos ao longo do corpo. A priori, estes “blocos” de tecido mesodérmico são morfologicamente idênticos. Entretanto, cada somito dará origem a uma vértebra específica, dependendo da sua localização no eixo anteroposterior. Isto é possível por que cada somito expressa uma combinação específica de fatores de transcrição Hox, que o confere uma identidade singular e determina, por exemplo, que vértebra este formará.

O papel dos genes Hox na determinação da identidade de segmentos em animais é bem estudado. Tanto em vertebrados quanto em invertebrados, alteração nos padrões de expressão de genes Hox podem resultar em transformações homeóticas, onde uma estrutura normalmente característica de um segmento se desenvolve em outro. Dentre os mais famosos exemplos está a mutação em D. melanogaster na região regulatória do gene antennapedia, membro da família de genes Hox, resultando na conversão das antenas em um par de patas.

Os diversos membros da família de genes Hox são expressos em regiões específicas ao longo do eixo anteroposterior e a identidade de cada segmento do corpo depende de que gene Hox este expressa. Para que este processo ocorra corretamente, pensar-se-ia que os limites entre cada domínio de expressão precisariam ser delimitados com precisão. Este porém, não é o caso e o que se observa na verdade é considerável sobreposição de expressão entre domínios de diferentes genes Hox. Por este motivo, especula-se que algum mecanismo de ajuste-fino existe para determinar onde acaba o domínio de um gene Hox e começa o de outro. Em um artigo publicado na edição de novembro deste ano na PNAS, McGlinn e colaboradores demonstram que microRNAs (miRNA) podem ser responsáveis pela ”demarcação” de domínios de expressão de gene Hox. MiRNAs, como o nome sugere, são RNAs pequenos, compostos de aproximadamente 23 nucleotídeos, que são capazes de se ligar em seqüências complementares de RNAs (geralmente na região 3’ não-codificante) e regular negativamente a expressão do gene-alvo.

Estudos anteriores mostraram que o miRNA miR-196 está localizado na vizinhança de genes Hox e que possui a capacidade (ao menos in vitro) de inibir a expressão de genes Hox. No atual estudo, os autores utilizaram pequenas moléculas (antagomiRs) para anagonizar a expressão do miR-196 e definir o papel deste miRNA in vivo. Se o miR-196 de fato antagoniza genes Hox durante a formação dos somitos, a inibição da expressão do miR-196 resultaria em expansão da expressão de algum gene Hox e possivelmente alteração na identidade de algum somito. Exatamente o resultado observado. Entre outros resultados, os autores mostram que inibição do miR-196 em embriões de galinha resulta em sutil expansão do domínio de expressão do gene Hoxb8 e também na transformação da 14 vértebra cervical em vértebra torácica (esta passa a produzir uma costela extra!).

Para aqueles que achavam que o estudo do desenvolvimento embrionário se resumiria a determinar que gene(s) formam um determinado órgão - e pensavam que esse negócio de seqüência regulatória chegou só pra dificultar a tarefa – adicione mais uma variável cabeluda à equação: miRNAs.

McGlinn E, Yekta S, Mansfield JH, Soutschek J, Bartel DP, & Tabin CJ (2009). In ovo application of antagomiRs indicates a role for miR-196 in patterning the chick axial skeleton through Hox gene regulation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106 (44), 18610-5 PMID: 19846767

A boca, ânus e os eixos do corpo: de onde eles vêm?

2009-12-13T16:13:00.000-08:00

Até antes da teoria da evolução ter sido proposta por Charles Darwin tentamos entender como os diferentes grupos de animais são relacionados entre si e como seu Bauplan (organização corporal) evoluiu a partir de um ancestral comum. As discussões entre Étienne Geoffroy Saint-Hilaire e Georges Cuvier realizadas nos séculos XVIII e início do XIX são um grande exemplo de como os cientistas há muito tempo encontram-se debruçados sobre essa questão.

Nestes últimos 15-20 anos com o advento da Evo-Devo e particularmente com a possibilidade de se estudar organismos não-tradicionais, que se encontram em várias posições na árvore da vida, tem-se gerado novas hipóteses na difícil tarefa de saber como nosso ancestral comum hipotético Bilateral (Urbilateria) se pareceria. Para entender o que é simetria bilateral e como ela é estabelecidade é só ver posts anteriores aqui no Blog.

Duas hipóteses básicas a cerca da natureza do Urbilateria existem. A primeira hipótese é baseada em estudos moleculares feitos com organismos-modelo invertebrados (Drosophila e C. elegans) e vertebrados (zebrafish, Xenopus, um sapo e outros). Esta hipótese assume que o UrBilateria seria um organismo complexo, macroscópico, com diferentes segmentos pelo corpo (como Drosophila e nós humanos) e uma cavidade derivada do mesoderma (celoma). A segunda hipótese assume que este UrBilateria seria um organismo morfologicamente mais simples, mais parecido com uma “minhoca” dessas que você vê pela rua. Este organismo UrBilateria seria asegmentado, sem membros, sem um celoma, com desenvolvimento direto (sem fase larvar).

O principal problema para responder essa questão é que este organismo hipotético viveu a cerca de 500-600 milhões de anos atrás e até hoje não foi inventada uma máquina do tempo. Mas nós cientistas temos pelo menos algumas possibilidades para se estudar essa questão. Uma delas é o registro fóssil, mas este pode não nos responder a nossa pergunta, pois nem todos os organismos são facilmente fossilizados e também temos uma tendência natural a acharmos os fósseis de maior tamanho que os de menor tamanho. A outra possibilidade é analisar as seqüências de DNA presentes nos organismos atuais que pertencem a grupos bastante antigos na evolução e que mantiveram suas características morfológicas inalteradas ou pouco modificadas (grupos filogeneticamente basais).

Mark Q. Martindale e Andreas Hejnol publicaram este ano um artigo de revisão na revista Developmental Cell sugerindo que a segunda hipótese, de que o UrBilateria se pareceria mais com uma minhoca, seria mais provável que a primeira que propõe que o Urbilateria pareceria mais com um bicho segmentado como uma mosca-da-fruta ou conosco. Vários argumentos são apresentados pelos autores como as recentes filogenias (Ruiz-Trillo et al., 2004; Ruiz-Trillo et al., 1999; Telford et al., 2003; Wallberg et al., 2007) que indicam que o ancestral comum desse grupo de animais (Platelmintos) estaria mais próximo do UrBilateria que o ancestral comum dos Protostomos compostos pelo Ecdysozoa (incluindo insetos como Drosophila) e Lophotrocozoa (incluindo os anelídeos, minhocas,) e os Deuterostomos (incluindo os cordados como nós).

Qual é a resposta certa para a questão? Lamento informar que embora tenhamos avançado muito no entendimento de quais fatores são utilizados por organismos pertencentes aos diferentes grupos de animais ainda não temos certeza de nada (e talvez nunca teremos). Acho que a proposta dos autores de se estudar as redes regulatórias gênicas dos diversos grupos de animais existentes é excelente; e espero que nos próximos anos possamos escrever mais um capítulo nessa nossa árdua tarefa de desvendar o que aconteceu durante os 4 bilhões de anos de evolução no nosso planeta.

IV SIBD – Simpósio Internacional de Biologia do Desenvolvimento

2009-11-20T07:16:00.002-08:00

Durante os dias 16-18 de Novembro foi realizado o IV Simpósio de Biologia do Desenvolvimento no Hotel Mazzaropi, Taubaté, Brasil. Um clima agradável, informal e uma grande oportunidade de se discutir estudos de alta qualidade em Biologia do Desenvolvimento. Minha sensação hoje ao voltar do Simpósio é de total satisfação, várias interações estabelecidas, e principalmente novas conceitos adquiridos.

Provavelmente eu não fui o único a adorar o Simpósio. Acho que os estudantes foram o ponto alto do Simpósio com o seu EABD (Encontro dos Alunos de Biologia do Desenvolvimento) que provavelmente será realizado aqui em Macaé em 2010. Além disso, os Workshops em Genômica (Siobhan Brady) e Estratégias e Financiamentos para Pesquisa e Ensino em Biologia do Desenvolvimento (Ida Chow) foram muito bem organizados, segundo alguns participantes que eu tive contato.

Pensei em discutir brevemente as palestras de cada um dos conferencistas ao pensar neste post, mas acho que eu não seria justo com todos, eu acabaria dando mais enfoque a determinadas palestras que outras pela minha formação, então eu prefiro apenas dizer que todas as palestras apresentadas por pesquisadores nacionais e internacionais foram de alta qualidade e as sessões de perguntas demonstraram um engajamento de pesquisadores de diversas áreas para compreenderem e ajudarem os colegas.

Gostaria de terminar dando parabéns a essa fantástica comissão organizadora (Irene Yan, Cláudio Roberto Simon, Helena Araújo, Ida Chow e Nadia Monesi) que realizou um trabalho, em minha opinião, perfeito e a todos os alunos que os ajudaram a realizar tal árdua tarefa de organização. Com certeza este simpósio deve ter estimulado ainda mais os estudantes e pesquisadores da área a lutarem pelo estabelecimento deste novo campo da biologia no nosso país e outros virão! Ribeirão Preto 2011, lá vamos nós!

"DNA lixo" que não é de se jogar fora!

2009-10-30T22:04:00.000-07:00

Nas últimas 3 décadas aprendemos muito sobre como genes controlam o desenvolvimento embrionário. Uma da lições foi a observação de que, em muitos casos, a mesma proteína de sinalização ou fator de transcrição pode coordenar simultaneamente a formação de diversos órgãos e tecidos do embrião. Alguns exemplos de tais proteínas incluem membros da família de proteínas Wnt, FGF, HH, BMP, etc. Esta constatação acabou gerando um dilema para a biologia evolutiva.

Mutações que modificam a seqüência de aminoácidos de uma proteína, em muitos casos, provocam efeitos deletérios. Além disso, a partir do momento em que a seqüência codificante do gene foi alterada, a nova versão da proteína será produzida em todos os tecidos que esta normalmente atua, podendo impactar o desenvolvimento de uma forma generalizada. Neste contexto, o dilema é: como mutações na região codificadora de proteínas podem afetar a evolução de um órgão, sem alterar a forma/função de outros?

A solução proposta e apoiada por um grupo de pesquisadores que inclui Sean Carroll, Eric Davidson, David Stern e Greg Wray, é que alterações nas seqüência regulatórias de genes, e não na região codificadora, seriam as principais responsáveis pela evolução da expressão gênica e do surgimento de novas morfologias.

Esta proposta, que é atualmente componente central da Evo Devo, é vigorosamente criticada por um grupo de pesquisadores, entre os quais Jerry Coyne e Hopi Hoekstra. Para estes, concluir de que alterações em regiões regulatórias são “mais importantes” para a evolução que alterações na seqüência de aminoácidos é muito prematuro. Em 2007, com um artigo na revista Current Biology, Coyne e Hoekstra citam alguns exemplos de diversas maneiras pelas quais regulação gênica pode evoluir sem alteração em regiões regulatórias. Os autores também enfatizam que existem pouquíssimos estudos (antes, para Coyne, não existia nenhum) que suportem a proposta de Carroll.

Em março de 2008, o Dr. Carroll contra-atacou com um artigo na renomada revista Cell descrevendo um elegante estudo em espécies irmãs do gênero Drosophila, onde a diferença de pigmentação abdominal é resultado da alteração da região regulatória do gene tan. Aqui vai o background do estudo: duas espécies, D. yakuba e D. Santomea, habitam a ilha de São Tomé, na costa oeste da África, tendo divergido há aproximadamente 100 mil anos. Machos da espécie D. Yakuba D. Santomea não possuem pigmentação abdominal. Para descobrir qual gene estaria por trás desta diferença de pigmentação, os pesquisadores mapearam o locustan. Este gene codifica uma enzima que desempenha papéis tanto em pigmentação quanto visão, e mutantes que possuem a versão defectiva do gene tan

Ao analisar a expressão do gene tan, o grupo do Dr. Carroll constatou que D. yakuba produzia normalmente tan mRNA nos segmento abdominais A5 e A6, enquanto que D. Santomea não. Interessantemente, a expressão do gene tan em outros tecidos era normal em ambas espécies. Tal observação é indicativa de alteração em região regulatória.Por esta razão, os pesquisadores buscaram identificar a região regulatória do gene tan responsável pela expressão nos segmentos abdominais A5 e A6. Ao examinar regiões ao redor do gene, os autores puderam identificar um “pedaço” de DNA, o qual chamaram de t_MSE, que ao ser ligado a um gene repórter (eGFP), recapitulava perfeitamente a expressão do gene tan nos segmentos abdominais A5 e A6.

Os autores então produziram moscas da espécie D. Santomea (que não possui pigmento abdominal) onde t_MSE de possuem os segmentos abdominais A5 e A6 com pigmentação escura, enquanto que associado com este fenótipo e, para encurtar a história, voltaram suas atenções para o gene não produzem pigmentos abdominais. D. melanogaster (que possui pgmentação), conduzia a expressão do gene tan. Resultado: D. Santomea agora produzia tantan no abdômen de moscas D. Santomea havia ocorrido na região regulatória, os autores fizeram o experimento recíproco: t_MSE de D. Santomea, conduzindo a expressão de eGFP, foi inserido em D. Melanogaster. Resultado: nada. t_MSE de D. Santomea simplesmente não mais funciona como região regulatória.

Por fim, o artigo ainda descreve outros experimentos e análises a respeito da evolução destas duas espécies de Drosophila, mas os dados descritos acima ilustram o que me parece inequívoco: na natureza, inúmeros exemplos de tais casos devem existir. A dura tarefa agora é identificar mais destes exemplos onde regiões regulatórias são alvo de mutações que promovem divergências morfológicas. Se este é o modo principal pelo qual espécies divergem morfologicamente ainda não sabemos. Entretanto, estudos como este mostram que mutações em regiões regulatórias podem guiar a evolução morfológica, não somente de forma conjectural em revistas científicas, livros ou em experimentos laboratoriais, mas na natureza.

Coyne JA, & Hoekstra HE (2007). Evolution of protein expression: new genes for a new diet. Current biology : CB, 17 (23) PMID: 18054763

Jeong S, Rebeiz M, Andolfatto P, Werner T, True J, & Carroll SB (2008). The evolution of gene regulation underlies a morphological difference between two Drosophila sister species. Cell, 132 (5), 783-93 PMID: 18329365

Entrevista: André Pires da Silva

2009-10-13T12:52:00.000-07:00

Caros leitores, o entrevistado de hoje é o Dr. André Pires da Silva, Professor da Universidade do Texas em Arlington. André trabalha com determinação do sexo, estrutura genômica e ecologia de nemátodes. (lab website)

1. O que o levou a realizar uma carreira em Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

Durante minha graduação na Universidade de Brasilia, nos mostraram um filme sobre os genes homeóticos. Me fascinou o fato de que mutações em um único gene pudessem dar origem a uma transformação tão radical na mosca de frutas (Drosophila). A Drosophila normal tem duas asas, mas mutações no gene Ultrabithorax faz com que elas desenvolvam quatro asas. Isso sugere de que grandes saltos evolutivos podem ocorrer com poucas mutações. Essa idéia me fascinou muito, porque de acordo com que eu tinha aprendido até então a evolução é um processo bastante lento.

2. Na sua opiniao, qual foi trabalho científico mais importante na Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

Acho que o artigo de Ed Lewis em 1978, na Nature, sobre os genes homeóticos. As implicações evolutivas nesse artigo inspiraram muito gente. Foi um dos artigos mais influentes em evo-devo, na minha opiniao.

3. Quais são as perguntas que você gostaria de responder em seu futuro científico?

Acho que uma das perguntas mais fascinantes é de como “novidades morfológicas” aparecem durante a evolução. Novidades morfológicas são aquelas que aparecem praticamente do nada, e que são muito diferentes. Alguns exemplos sao a carapaça da tartaruga, o chocalho da cascavel, e o “neural crest cells” de vertebrados. Será que se tratam de várias mutações ou de poucas? São mutações em partes regulatórias de genes, ou partes codificantes de genes? Que tipo de mutações são? Será que existem genes que tem mais propensidade a regular a evolução de novas morfologias?

4. Quem mais o influenciou na sua carreira científica?

Duas pessoas, o Spartaco Astolfi Filho da UnB e o Ralf J. Sommer, do Max Planck de Tubingen, na Alemanha. O Spartaco me deu a oportunidade de aprender Biologica Molecular numa época em que poucas pessoas no Brasil faziam. O Ralf J. Sommer me ensinou como vender ideias, e como ser bom orientador.

5. O que o levou a realizar sua carreira científica fora do Brasil?

Na época em que eu queria fazer minha pós-graduação não havia praticamente ninguém no Brasil trabalhando com biologia do desenvolvimento usando técnicas moleculares. Recebi a chance de trabalhar num instituto bem reconhecido para meu mestrado, com um dos líderes mundiais na area de biologia do desenvolvimento.

6. Que outra profissão você teria escolhido que não a carreira científica?
Acho que eu seria tradutor.

Resenha: Ecological Developmental Biology – Scott Gilbert & David Epel

2009-10-06T05:20:00.000-07:00

Estamos começando uma nova seção no blog, uma apresentação de livros interessantes publicados na área de Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo. Temos atualmente uma grande carência de livros de Evo-Devo e Biologia do Desenvolvimento em português. Na verdade eu não conheço nenhum livro-texto de biologia do desenvolvimento traduzido para o português. Aqui não considero livros de Embriologia Humanos utilizados para cursos de graduação da área básica de saúde, que se encontram todos traduzidos. No momento, enquanto essas traduções não acontecem, ou não fazemos nada nesse sentido, faremos comentários de livros publicados em inglês e eu começo pelo livro na área de Eco-Evo-Devo (ou Eco-Devo) publicado este ano e de autoria de Gilbert & Engel.

Li o livro e devo dizer que foi uma experiência bastante prazerosa. Esta obra tem tudo para se transformar em um clássico dessa nova subárea da Evo-Devo, a Eco-Devo que basicamente dá enfoque em como mudanças do meio ambiente (epigênéticas) podem afetar e modificar o desenvolvimento (embriologia) dos diferentes grupos de organismos. Tudo isso buscando entender ao nível molecular e celular estas mudanças. Acho que o enfoque desse livro em epigênese é muito importante, principalmente na biologia atual, em que em vários artigos e livros-texto a contribuição do meio ambiente é reduzida ao mínimo! Nem tudo que acontece durante o seu desenvolvimento está no genoma, sendo esta a principal mensagem do livro.

Modificações da expressão gênica através de metilação de DNA ao longo do desenvolvimento levando a mudanças morfológicas, efeitos de teratógenos durante o desenvolvimento humano e efeitos hormonais responsáveis pelo crescimento de chifres em apenas alguns besouros de uma população, são alguns dos inúmeros exemplos de mudanças que não se encontram previamente no genoma do zigoto, mas ocorrem a partir da interação do organismo com o meio exterior.

Os capítulos finais do livro talvez sejam a melhor parte dele onde a história e os fundamentos filosóficos da biologia do desenvolvimento e da recente Eco-Devo são discutidas. Estes capítulos finais podem ser considerados como um guia de estudos para pessoas interessadas no assunto, uma vez que os tópicos são tratados com bastante profundidade pelos autores que nos anos recentes têm publicado importantes estudos nesta área.

Gostaria de terminar dizendo que não estou fazendo propaganda do livro, só estou dizendo que fiquei positivamente impressionado com ele, acho que é um bom guia para pessoas interessadas no tema, mas acho que para você formar sua própria opinião, discutir, discordar ou concordar seria legal ler o livro e de preferência deixar um comentário no blog!

Grande abraço a todos!

Entrevista: Irene Yan

2009-09-28T02:45:00.000-07:00

Caros leitores, a entrevistada de hoje é a Dra. Irene Yan, chefe do Laboratório de Embriologia Molecular de Vertebrados do Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento -USP.

1. O que o levou a realizar uma carreira em Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

O meu interesse por biologia do desenvolvimento surgiu no final do meu doutorado. Minha tese era focada na apoptose neuronal. Depois de passar tantos anos estudando a morte neuronal eu estava curiosa para conhecer o outro lado da moeda: como neurônios eram gerados.

2. Na sua opiniao, qual foi trabalho cientifico mais importante na Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

Tradicionalmente, todos reconhecem que o transplante do blastóporo dorsal de Spemann e Mangold é certamente um dos alicerces da Biologia do Desenvolvimento, uma vez que a partir daí a abordagem mecanística dentro da Embriologia passou a ser mais valorizada. Contudo, eu também acho que os trabalhos clássicos de Roux, Driesch e outros desta época contribuíram para esta visão "experimental". Enfim a minha opinião é que, assim como em outras áreas da ciência, não existe um único trabalho que seja O Trabalho.

3. Quais as vantagens e desvantagens de se fazer Biologia do Desenvolvimento no Brasil?

A Biologia do Desenvolvimento é uma área de pesquisa multidisciplinar que integra biologia celular, bioquímica, genética, zoologia, botânica e outras. Esta visão integrativa provém das perguntas que a Biologia do Desenvolvimento apresenta, a nível de organismo completo. Eu considero este momento ideal para a expansão desta área na comunidade científica. Nós já temos massa crítica e capacitação nestas áreas separadas e por conseguintes, várias oportunidades para colaboração. Sem mencionar que o Brasil tem uma fauna e flora riquíssima que permite análises evo-devo que não ao alcance de outros países. Contudo, a principal desvantagem que enfrentamos é a desconfiança de que esta área de pesquisa irá "desbancar" as outras áreas. Isto cria uma resistência desnecessária entre os pesquisadores já estabelecidos e dificulta o diálogo entre o nosso grupo de pesquisa e outros.

4. Quais sao as perguntas que voce gostaria de responder em seu futuro científico ?

São várias. Mas todas na área de neurogênese. Se você for considerar, a riqueza funcional do sistema nervoso provém em grande parte da sua diversidade celular. E, todas as células neurais vêm de um único folheto. Isto em si só já é fascinante. Obviamente, que não estamos nem perto de desvendar um iota desta questão. O que é ótimo, porque terei o que fazer até me aposentar.

5. Quem mais o influenciou na sua carreira científica?

Eu diria, sem nenhuma intenção de puxa-saquismo, meu orientadores. De Iniciação Científica até o Pos-doutorado. Mas se estiver que escolher um, diria que foi o Lloyd Greene.

6. Que outra profissao voce teria escolhido que nao a carreira cientifica?

Eu semprei quis trabalhar na Vila Sésamo. O mais perto que cheguei foi passar pela porta do estúdio deles quando estava em NY. Mas se me oferecerem para trabalhar na Vila Sésamo hoje em dia, não garanto que não largue tudo e vá correndo. Depois de me certificar que o atual pessoal no lab esteja bem arranjado, é claro.

Seja a assimetria do seu coração ou a de uma concha, o gene é o mesmo: Nodal

2009-09-21T10:36:00.000-07:00

Em vertebrados, o gene nodal é expresso no lado esquerdo do embrião e participa no processo que determina a assimetria interna dos órgãos. Genes homólogos ao Nodal (ortólogos) já haviam sido identificados em outros deuterostômios como ascídeos e ouriço-do-mar, mas nunca em membros dos outros dois grupos de bilateria (ecdysozoa – incluindo artrópodes e nemátodos; e lophotrochozoa – incluindo moluscos e anelídeos).

Acreditava-se, portanto, que o gene nodal havia surgido em um ancestral na linhagem dos deuterostômios. Principalmente tendo em vista que o nodal parece não estar envolvido em produzir assimetrias em Drosophila e Nemátodos. Estas observações, entretanto, não inibiram a Dr. Cristina Grande, trabalhando na UC Berkeley com o Dr. Nipam Patel, de buscar pelo gene Nodal em caracóis.

Caracóis são moluscos da classe gastrópoda, que possuem conchas espiraladas para a direita (dextra) ou para a esquerda (sinistra). Grande e Patel focalizaram seus estudos em 2 espécies: uma de concha sinistra (Biomphalaria glabrata) e outra de concha dextra (Lottia gigantea).

E o que descobriram depois foi fantástico: ambas as espécies possuem o gene nodal e também outro gene, chamado pitx, cujo ortólogo pitx2 também faz parte da via de sinalização que determina lateralidade em deuterostômios. E mais: a espécie dextra (L. gigantea) produz o gene nodal somente no lado direito do embrião, enquanto que a espécie sinistra (B. glabrata) produz nodal no lado esquerdo (foto acima). O mesmo acontece com o gene pitx.

Encontrar o genes nodal e pitx, descobrir que estes são expressos assimetricamente e que existe uma correlação do lado no qual o gene é expresso e a orientação da espiral da concha é um grande achado, porém não prova que o gene nodal é necessário para a formação assimétrica da concha. Para isso, seria necessário inibir a função deste gene durante o desenvolvimento.

E foi isso que Grande e Patel fizeram, usando um inibidor da via de sinalização Nodal, comumente usado em vertebrados: SB-431542. O resultado deste experimento também é surpreendente: os embriões formaram conchas tubulares sem espiral (foto acima)!

Os resultados encontrados por Grande e Patel, publicados este ano na revista Nature, não somente esclarecem o processo de geração da assimetria da concha em caracóis, mas também sugerem que utilização da via Nodal para produzir assimetrias anatômicas estava presente no ancestral comum de todos os bilatérios.

Grande C, & Patel NH (2009). Nodal signalling is involved in left-right asymmetry in snails. Nature, 457 (7232), 1007-11 PMID: 19098895

Entrevista: Helena Araújo

2009-09-14T11:01:00.001-07:00

Caros leitores,
a entrevistada de hoje é a Dr. Helena Maria Marcolla Araújo, chefe do Laboratório de Biologia Molecular e do Desenvolvimento, no Instituto de Ciências Biomédicas/UFRJ.

1. O que a levou a realizar uma carreira em Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

Sempre me interessou compreender qual o código utilizado para transformar uma única célula totipotente num organismo complexo. Durante meu doutorado fiz algumas análises ao longo do desenvolvimento de murinos. Meu primeiro contato com a área ocorreu durante meu estágio sanduiche no Collége de France, onde assisti a uma palestra de Andrew Lumsden. Me encantou a beleza dos ensaios realizados no organismo íntegro. Ao final de meu doutorado eu ansiava trabalhar com um modelo que me permitisse fazer ensaios in vivo. Foi uma feliz coincidência conhecer Ricardo Guellerman Ramos no IBCCF, com quem estabeleci uma colaboração trabalhando em Drosophila. Esta experiência definiu minha escolha para o pós-doc e para o meu futuro como coordenadora de pesquisa em Biologia do Desenvolvimento.

2. Na sua opinião, qual foi trabalho científico mais importante na Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

Na raiz da BD estão os trabalhos de Cristianne Nusslein Volhard, Eric Wiechaus e Ed Lewis. Utilizando Drosophila melanogaster como modelo eles identificaram mutações que alteravam a organização do corpo do animal. Foram eles que definitivamente mostraram que era possível identificar genes responsáveis por codificar padrões corporais. Antes não se acreditava que um único gene pudesse ter efeitos tão drásticos. O grande insight destes pesquisadores foi associar a Genética, a Embriologia e a nascente Biologia Molecular para investigar questões fundamentais do desenvolvimento animal. Seus achados revolucionaram a Embriologia e a Genética. Sua forma de investigar influenciou não apenas a pesquisa em Drosophila, mas também em modelos futuros como Zebrafish e Arabidopsis. Não admira eles terem ganho o prêmio Nobel de Medicina de 1995.

3. Quais as vantagens e desvantagens de se fazer Biologia do Desenvolvimento no Brasil?

A maior vantagem é que esta área é nova no Brasil. A maior desvantagem é que a área é nova no Brasil. Ou seja, é grande a excitação por parte dos alunos, que fazem uma série de novas descobertas pessoais simplesmente por entrar em contato com pesquisa na área. Isto preenche nossos laboratórios com pessoas motivadas e cheias de gás. Por outro lado, a BD tem uma forma específica de pensar e trabalhar a ciência, sempre procurando os mecanismos por trás de processos do desenvolvimento. Estas pesquisas tomam tempo, o que não é bem conhecido e compreendido aqui no Brasil. A pressão pela publicação de trabalhos parciais, que não são bem aceitos em BD, é grande. Mas estamos trabalhando esta parte, procurando com os encontros bienais do núcleo de Biologia do Desenvolvimento formar uma comunidade forte em BD, disseminando e fortalecendo esta pesquisa no Brasil. Aliás, este ano temos mais um Simpósio, em Taubaté, SP (veja www.uftm.edu.br/sibd) .

4. Quais são as perguntas que você gostaria de responder em seu futuro científico ?

Primeiramente, me interessa entender como os organismos lidam com “redes regulatórias”, ou seja, como eles traduzem um grande número de informações que convergem sobre a regulação de um mesmo evento. Estamos fazendo esta análise para o fator de transcrição Dorsal, da família NfkappaB, que é ativado no citoplasma pelo receptor Toll e inibido por uma via paralela envolvendo uma BMP. Ao compreendermos o resultado da combinatória destes dois sinais podemos começar a incrementar nossa análise, levando em conta um maior número de sinais que convergem sobre o mesmo fator de transcrição. A segunda pergunta, de cunho mais evolutivo, é compreender como são construídos os genes pleiotrópicos. Tem-se como hipótese que é econômico para os organismos utilizar um mesmo gene várias vezes ao longo de seu desenvolvimento e fisiologia, o que requer a aquisição de novas sequências regulatórias ao longo da evolução, mas não exige a aquisição de um gene inteiramente novo. A princípio estas sequências regulatórias são independentes e sofrem diferente pressão seletiva. Gostaria de testar se isto realmente é verdade ou se existem “constraints” adicionais quando se trata de um gene pleiotrópico versus um que é expresso de forma mais pontual.

5. Quem mais a influenciou na sua carreira científica?

Difícil falar de influências, já que somos construídos de fragmentos de experiências ao longo dos anos. No entanto, meu supervisor de pós-doutorado, Ethan Bier, foi uma influência importante. Seu lema “data ipsis loquitur” ou “let the data speak”, nos mostra a importância do rigor científico e a busca de abordar um problema de todos os ângulos possíveis. De uma forma menos pessoal, publicações de certos pesquisadores também impactam na forma como pensamos. Admiro os trabalhos de Sean Carroll, que além de excelente cientista é um ótimo divulgador. Finalmente, não posso deixar de dizer que ainda hoje sou influenciada pelo trabalho de colegas cientistas, principalmente aqueles que me mostram que se pode fazer pesquisa de excelente qualidade no Brasil. Entre os mais jovens, merecem destaque o geneticista Bernardo Carvalho e o biologista do desenvolvimento José Xavier Neto.

6. Que outra profissão voce teria escolhido que nao a carreira científica?

Antes de mais nada, eu adoro o que faço! Realmente me divirto. Mas quando me preparava para fazer o vestibular eu tinha dúvidas entre me dedicar a àrea biológica ou arquitetura. Era o meu lado artístico brigando com minha vertente investigativa. Hoje satisfaço essa necessidade pintando. Mas acredito que também busco beleza na minha pesquisa. Nada me deixa mais feliz do que uma bela imagem de um embrião, cheia de significado científico!

Desvendando o que Darwin não sabia (e nem poderia)

2009-09-07T10:09:00.000-07:00

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

Entrevista: José Garcia Abreu

2009-08-30T10:17:00.000-07:00

Caros leitores,
Estamos dando início a uma série de entrevistas com pesquisadores brasileiros
na área de Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo. É com grande prazer que temos como primeiro convidado o Professor José Garcia Abreu, chefe do Laboratório de Embriologia dos Vertebrados do Instituto de Ciências Biomédicas/UFRJ.

1. O que o levou a realizar uma carreira em Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

Dois fatores foram determinantes para esta escolha: 1) eu ter feito um curso da cátedra UNESCO em BD, cujo o tema era modelos de estudo em BD. Isso ocorreu em 1998 quando terminava meu doutorado. Nessa ocasião fiquei particularmente interessado em Xenopus, tive meu primeiro contato com os embriões e aprendi dissecar o ectoderma animal. Outro fator importante foi o fato de ter feito meu doutorado em Neurobiologia do desenvolvimento e durante este período lendo artigos me interessei por desenvolvimento mais precoce (blástula e gástrula).

2. Na sua opinião, qual foi trabalho científico mais importante na Biologia do Desenvolvimento/Evo-Devo?

É muito difícil responder esta questão, mas sem dúvida destaco os que foram contemplados com o Nobel, Spemann e Magold, 1924 e Nusslein-Volhard e Wieschaus,1980. As descobertas destes trabalhos foram seminais e ainda hoje são matéria base a qualquer nova descoberta. Outros trabalhos foram também importantes.

3. Quais as vantagens e desvantagens de se fazer Biologia do Desenvolvimento no Brasil?

A principal vantagem e que como ainda é um campo novo pode atrair novos talentos e como é multidisciplinar permite interações com diversos grupos locais que investigam outras temáticas. Por outro lado, é muito dificil estabelecer modelos novos como anfibios (Xenopus) e camundongo. O primeiro pelos entravés de importação e o segundo pelo custo e dificuldade de manutenção em condições adequadas.

4. Quais são as perguntas que você gostaria de responder em seu futuro científico ?

Muitas, mas se conseguisse contribuir para entender o que define posicionamento e destino a uma célula embrionária já ficaria satisfeito.

5. Quem mais o influenciou na sua carreira científica?

Muitos professores foram importantes no delineamento de minha careira e nesta entrevista não haveria espaço pra tantos nomes, mas no Brasil destacaria dois pesquisadores que conheci durante minha formação inicial e tenho relacionamento ate hoje, Vivaldo Moura Neto e Leny Cavalcante. Eles sabem dizer aquilo que você precisa ouvir. Através deles conheci muitos outros no Rio e pelo mundo. Fora do Brasil, o Professor Eddy De Robertis também me influenciou muito. Atualmente estou convivendo com o professor Xi He que é um cientista muito intenso, com uma cabeça genial e que aos 47 anos já é full professor em Harvard Medical School e é um dos líderes mundiais na sua area, Wnt no desenvolvimento e na doença.

6. Que outra profissão voce teria escolhido que nao a carreira científica?

Não sei mas seria algo relacionado à descoberta ou à busca de algo.

Em nosso nome, obrigado e muito sucesso Garcia.

Dentes de crocodilo, bico de galinha

2009-08-25T15:12:00.001-07:00

Há aproximadamente 300 milhões de anos, o ancestral de todos os vertebrados modernos deu origem às linhagens dos mamíferos e dos répteis e aves. Répteis, possuem dentes em forma de cone, assim como dinossauros ancestrais de aves. Entretanto, aves modernas, que surgiram 80 milhões de anos atrás, não possuem dentes.

Dentes, assim como membros e outros apêndices presentes no ancestral de vertebrados modernos, foram modificados ou mesmo perdidos de forma independente diversas vezes ao longo da evolução. Nos casos de caracteres perdidos, uma pergunta intrigante do ponto de vista da biologia evolutiva e de desenvolvimento é o quanto do programa de desenvolvimento ainda se faz presentes em espécies que perderam um determinado caractere? No caso das aves, a pergunta é: quanto do programa genético para formação de dentes ainda está presente? É possível reativar este programa e promover formação de dentes em aves modernas? Que dentes estas aves formariam?

E foi a resposta para estas três perguntas que Matthew Harris, aluno de doutorado no laboratório de John Fallon, e colaboradores na Universidade de Wisconsin, encontraram em 2006. Os resultados deste fantástico estudo com o mutante talpid foram publicados na revista Current Biology. Resumindo, Harris e colaboradores, estudando o mutante talpid (provavelmente devido às alterações na formação de membros – foco deste laboratório) observaram que estes também possuiam alterações na formação do bico. Análise cuidadosa revelou a formação de proeminências no limite lateral da cavidade oral, que histologicamente se assemelhavam a dentes de crocodilos.

Os pesquisadores compararam o desenvolvimento de dentes em crocodilos e na galinha mutante, estudando genes envolvidos com a formação de dentes como shh, ptc (o receptor a proteína Shh), pitx2, e bmp4. O que descobriram foi uma incrível semelhança espaço-temporal na expressão destes genes entre crocodilos e galinhas mutantes. Vale notar que os genes pitx2 e bmp4 sequer são expressos na cavidade oral em aves.

Por fim, os autores mostraram que as alterações na cavidade oral em galinhas mutantes resultaram no reposicionamento do epitélio com potencial sinalizador, colocando-o em contato com o mesênquima competente para produção de dentes. Os tecidos são normalmente separados durante a formação do bico em aves e os autores especulam que a perda dos dentes é resultado da separação do epitélio e o mesênquima competentes para formação de dentes. Nas aves mutantes, estes tecidos são postos em contato novamente e, conseqüentemente, formam-se dentes!

Este estudo representa mais um exemplo no qual uma estrutura é modificada não pela perda ou invenção de novos genes, mas pela utilização (ou não) destes. Por fim, este trabalho indica que algumas vias de desenvolvimento desativadas há muito tempo (neste caso, há 80 milhões de anos) podem ser reativadas.

Harris MP, Hasso SM, Ferguson MW, & Fallon JF (2006). The development of archosaurian first-generation teeth in a chicken mutant. Current biology : CB, 16 (4), 371-7 PMID: 16488870

Uma aranha com dois pares de patas ?

2009-08-18T01:33:00.000-07:00

Em um estudo publicado na edição online da revista científica Current Biology desta semana (http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(09)01378-5) pesquisadores da Universidade de Colônia, Alemanha estudando a formação dos segmentos da aranha Achaearanea tepidariorium conseguiram um feito inédito, geraram aranhas com dois pares de patas ao invés dos quatro pares habituais através de nocaute gênico via interfêrencia de RNA (iRNA). O grupo contou com a participação da brasileira Natália Martins Feitosa aluna de doutorado da Universidade de Colônia, que trabalhou no laboratório de Wim Damen (líder do artigo) durante sua especialização na Alemanha.

Uma das principais perguntas da área de Evolução e Desenvolvimento atual é sobre a origem e a diversificação da formação dos segmentos nos diferentes grupos animais. Alguns grupos acreditam que a segmentação foi inventada diversas vezes nos diferentes grupos de animais, enquanto outros propõem uma origem única deste processo. Um dos principais problemas para resolver dessa questão é que os estudos de biologia do desenvolvimento atuais tem se concentrado em espécies pertencentes a grupos derivados filogeneticamente como as moscas-da-fruta Drosophila melanogaster e o nematódeo nao-segmentado C. elegans.

Embriões de mosca-da-fruta, por exemplo, formam todos os segmentos da cabeça ao abdômen ao mesmo tempo, pois seu desenvolvimento embrionário é muito rápido, em torno de um dia. Ao contrário, quelicerados como a aranha utilizada no estudo e vertebrados como nós humanos levam muito mais tempo para se desenvolverem e tem a formação de seus segmentos em dois processos distintos, o primeiro no início do desenvolvimento embrionário na parte mais anterior e o segundo na região posterior, a chamada zona de crescimento ("growth-zone").

A primeira autora do estudo, atualmente realizando seu pós-doutorado em Harvard, Evelyn Schwager destaca que o artigo demonstra que dois mecanismos genéticos distintos estão envolvidos na segmentação nas regiões anterior e posterior na aranha.

O grupo de Wim Damen já havia ficado famoso alguns atrás ao publicar um artigo na revista Nature mostrando que a mesma via de sinalização, a via de Notch, é responsável pela segmentação da região posterior de aranhas. Notch é importante para a formação dos segmentos posteriores também em vertebrados como nós, mas nao é necessário para este processo em moscas-da-fruta que tem o desenvolvimento rápido e sincronizado de todos os segmentos. Em moscas-da-fruta o mecanismo envolvido na padronização de região anterior envolve vários fatores de transcrição, incluindo hunchback, cujo papel foi analisado pelo presente estudo em aranhas. No fim das contas gerar uma aranha com apenas dois pares de patas foi possível pelo presente estudo (os fascinantes filmes com aranhas selvagens e iRNA para hunchback podem ser encontrados em: http://www.cell.com/current-biology/supplemental/S0960-9822(09)01378-5).

É importante ressaltar que estas aranhas com dois pares de patas não sobrevivem muito tempo provavelmente por não serem capazes de realizarem de forma eficiente tarefas usuais como capturar insetos ou manipular a teia que produzem. No fim das contas, Darwin já mostrou há 150 anos que a selecao natural é responsável por selecionar as variantes mais aptas e não é a toa que
as aranhas possuem quatro pares de patas há muitos milhoes de anos.....

Schwager EE, Pechmann M, Feitosa NM, McGregor AP, & Damen WG (2009). hunchback functions as a segmentation gene in the spider Achaearanea tepidariorum. Current biology : CB, 19 (16), 1333-40 PMID: 19631543

Blog agora tem dois autores!

2009-08-17T12:32:00.000-07:00

Caros amigos,
é com grande prazer que anuncio que o blog agora possui um novo autor/colaborador: Rodrigo Fonseca.
Rodrigo é doutor e pós-doutor em Biologia do Desenvolvimento (Embriologia) pela Universidade de Colônia, Alemanha e atualmente professor e pesquisador do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade Federal do Rio de Janeiro - Campus Macaé - atuando na área de Biologia Evolutiva do Desenvolvimento.
Eu e Rodrigo vamos dividir a tarefa de manter o blog atualizado e de divulgar as descobertas na área da Evo Devo.

Matéria na Folha de SP de domingo (6-28-9)

2009-06-28T20:27:00.000-07:00

Grupo busca em fósseis e DNA origem de mãos e pés

Experimento feito por brasileiro nos EUA visa produzir membros em lampreia

Paraense de 28 anos quer saber se os genes que dão patas aos animais terrestres já estavam presentes nessa espécie primitiva de peixe

CLAUDIO ANGELO
ENVIADO ESPECIAL A CHICAGO

"Quer segurá-lo? Pode segurá-lo. Só não o deixe cair."
O paleontólogo Neil Shubin estende um pedaço de rocha vermelha que acaba de retirar de uma caixa de acrílico forrada com espuma. Sem ousar trazê-la para muito longe da gaveta onde fica guardada, aproximo o olho da peça. E os contornos do osso ficam claros. Ali, na minha mão, está um pedaço da pata dianteira do Tiktaalik roseae, um dos vertebrados fósseis mais importantes do mundo.
O próprio ato de pegar o osso fossilizado de 375 milhões de anos é possível graças ao Tiktaalik. Afinal, esse peixe que habitou a região que hoje é o Ártico canadense foi, por assim dizer, o inventor daquilo que se transformaria nas mãos e nos pés dos seres humanos. Antes dele, tudo o que havia nos animais eram nadadeiras. O Tiktaalik roseae criou as patas.
Descrito em 2006 na capa da revista "Nature" por Shubin e seus colegas Farish Jenkins e Ted Daeschler, o fóssil sacudiu o universo da paleontologia. Tratava-se de um perfeito elo perdido: um animal que mistura características de peixe e anfíbio e que pode ajudar a explicar como os animais conquistaram a terra firme, no Período Devoniano (entre 408 milhões e 362 milhões de anos atrás).
Assim como o Tiktaalik, o laboratório de Shubin na Universidade de Chicago, nos EUA, é um híbrido estranho. Ali, fósseis, moldes de fósseis e uma imensa prancheta para desenhar ossos dividem espaço com microscópios, uma máquina de amplificação de DNA, uma centrífuga e várias outras traquitanas de biologia molecular.
As pesquisas desenvolvidas ali têm um objetivo nada modesto: "Queremos entender a origem dos vertebrados terrestres e como os organismos surgem", diz o pesquisador. Para isso, ele seus colegas vasculham ao mesmo tempo os dois grandes conjuntos de evidências à disposição dos cientistas: os fósseis das criaturas extintas e o DNA das atuais.
A poucos metros de onde os restos mortais do Tiktaalik são mantidos trancados -por razões de segurança, depois que Shubin passou a receber ameaças por telefone de criacionistas furiosos-, um brasileiro se dedica a desvendar a parte genética dessa equação: o embriologista paraense Igor Schneider, 28, aluno de pós-doutorado de Shubin.
Schneider é um especialista em evo-devo, ou evolução do desenvolvimento. Essa área da biologia se dedica a estudar a maneira como os embriões se desenvolvem em busca de marcas registradas da evolução.
"É a área do futuro", conta o pesquisador. "Hoje finalmente a gente tem tecnologia para responder às perguntas relevantes -como surgiram as grandes estruturas na evolução, por exemplo."
Na semana passada, Schneider conduziu um experimento para desvendar a origem de uma dessas grandes estruturas: os chamados apêndices pareados, que resultaram nas barbatanas e nas patas. Ele foi procurá-las num lugar insuspeito: o corpo da lampreia, um peixe extremamente primitivo que não tem nadadeiras pareadas.
O cientista quer saber se o "modelo básico" dos vertebrados, do qual a lampreia é o principal representante vivo -ela consiste basicamente de um tubo com uma coluna no meio-, já possuía os genes que dão origem às barbatanas dos peixes e aos braços e às pernas dos mamíferos.
Para isso, ele injetou em embriões de lampreia uma sequência de DNA que ele isolou do paulistinha, um peixe comum de laboratório, e que, acredita, regula a ativação do gene Shh, responsável pela produção dos apêndices.
Essa sequência de DNA, conhecida como ZRS, não traz a receita para a fabricação de nenhuma proteína. Poderia ser facilmente descartada como "lixo" genômico, não fosse um detalhe intrigante: ela tem trechos virtualmente idênticos em animais separados por centenas de milhões de anos de história, como humanos e tubarões. É como se a evolução a tivesse mantido conservada de propósito, por um bom motivo.
E o motivo, acredita Schneider, é ordenar ao Shh que produza membros pareados.
"Só seríamos capazes de verificar isso procurando sinais de membros num bicho que não tem membros", diz.

Cientistas vão ao Ártico no fim do ano buscar peixe com dedos

DO ENVIADO A CHICAGO

Ninguém sabe ainda o que acontecerá com os embriões de lampreia que receberam o DNA do peixe paulistinha. No melhor dos cenários, caso a hipótese de Igor Schneider esteja certa, a sequência reguladora do paulistinha produzirá daqui a duas semanas bichos bem bizarros -lampreias com pares de barbatanas laterais.
"Pode ser que da primeira vez não dê certo, algo raro em ciência", ironiza (coisas dão errado o tempo todo em ciência).
Se der certo, será mais uma humilhação que os evolucionistas impõem à humanidade: saber que os mesmos genes que formam a mão humana, tida e havida como o suprassumo da Criação, já estavam presentes na lampreia, uma das criaturas mais detestáveis do planeta.
Seria também mais uma evidência de que as grandes transições evolutivas, que cientistas como Schneider e Shubin tentam entender, dependem menos de mutações nos genes que codificam proteínas e mais de sequências reguladoras - que até pouco tempo atrás eram chamadas de "DNA-lixo".

Peixe fora d'água
Enquanto isso, Neil Shubin e Ted Daeschler planejam para o fim do ano uma nova expedição ao Ártico em busca de fósseis.
"Quero ver um peixe com dedos", diz Shubin. Um intermediário entre o Tiktaalik e os anfíbios, que tem tudo para despertar mais fúria criacionista.
A equipe passará três meses revirando rochas de 5 milhões a 10 milhões de anos mais jovens que aquelas onde o Tiktaalik foi descoberto, mas que se formaram no mesmo ambiente: águas rasas e mornas, "como as de regiões da Amazônia de hoje". Nesses igarapés devonianos, repletos de predadores vorazes, diz Shubin, sair da água provavelmente se tornou uma estratégia de sobrevivência. "Parece que nossos ancestrais evitaram a luta."

Quebrando a simetria bilateral

2009-06-24T11:24:00.000-07:00

Vertebrados, em geral, parecem perfeitamente simétricos em relação ao eixo esquerdo-direito. Em outras palavras, se você traçar uma linha da cabeça aos pés, dividindo o corpo em duas metades – esquerda e direita – observará que uma aparenta ser a imagem espelhada da outra.
Mas isso só é verdade por fora: por dentro impera a assimetria.

Coração deslocado para a esquerda, fígado pra direita, estômago para a esquerda, intestino para todos os lados! Sem falar em assimetrias funcionais como no cérebro.

A “quebra” da simetria bilateral é um tópico de intensa pesquisa na área de biologia do desenvolvimento e evolução, tanto pelo desafio que ela impõe à anatomia animal, quanto pela enigmática razão pela qual a assimetria em vertebrados, ao menos da forma como a conhecemos, foi selecionada durante a evolução.

Um embrião de vertebrado no estágio de nêurula já possui um corpo tubular com uma cabeça e o tubo neural em formação. Entretanto, neste estágio o embrião parece bilateralmente simétrico. É neste momento que antecede a formação dos principais sistemas de órgãos que o desenvolvimento embrionário encara uma difícil tarefa: gerar um embrião bilateralmente simétrico onde os órgão internos são assimetricamente posicionados.

Uma série de genes estão envolvidos neste processo, como Nodal, Pitx2, FGF8, Shh, para citar alguns (quem sabe assunto para futuros posts). Porém gostaria de direcionar o foco para um “órgão”, presente somente em vertebrados, que se forma no estágio de gástrula e desaparece logo que os órgão começam a assumir posicionamento assimétrico.
Em sapos, camundongos, e aves, este "órgão" é conhecido como nódulo, e em peixes como vesícula de Kupffer (ou VK: a imagem ao lado mostra as células da VK marcadas de verde, com cílios marcados de vermelho). Apesar da forma deste órgão variar de acordo com cada organismo, em todos eles existe um aspecto em comum: o nódulo (ou a VK) possui cílios que batem coordenadamente de tal forma que o líquido dentro do nódulo flui da direita para a esquerda e, de alguma maneira misteriosa, resulta na expressão de certos genes somente no lado esquerdo do embrião! Como resultado, estes genes coordenam o posicionamento assimétrico dos órgãos.

Vários experimentos elegantes mostram a importância do nódulo e seus cílios para o posicionamento assimétrico dos órgãos: quando o fluxo do fluido dentro do nódulo é artificialmente revertido, camundongos se desenvolvem com os órgãos epelhados. Doenças humanas hereditárias que afetam a formação de cílios e flagelos resultam em alterações na lateralidade dos órgãos. Quando um gel é injetado na VK de peixes de tal maneira que os cílios ficam imóveis, os órgãos internos não assumem posicionamento assimétrico, e o coração permanece como um tubo reto (como um cabo de guerra onde não há vencedor).

Ao mesmo tempo que este nódulo coordena a expressão de genes em um só lado do corpo, também promove a formação simétrica dos somitos (blocos de tecido que dão origem principalmente à musculatura do corpo). O modo pelo qual esta estrutura consegue gerar sinais assimétricos e ao mesmo tempo coordenar a formação simétrica dos somitos esta apenas começando a ser compreendido.

Mas qual a força que conduziu à evolução da assimetria dos órgãos internos? Talvez para melhor compactar os órgãos dentro do corpo? Porém a assimetria em sí resultou em outros “problemas” a serem resolvidos, como por exemplo a necessidade de um sistema complexo e extremamente assimétrico de veias e artérias, percorrendo os mais tortuosos caminhos, para irrigar estes órgãos dispostos de forma tão bizarra.

Outra questão diz respeito ao viés à esta conformação em particular. Se todos os órgãos fossem posicionados exatamente de forma espelhada em relação à conformação “normal”, o organismo funcionaria perfeitamente, como é o caso em algumas raras condições onde o paciente tem os órgãos invertidos (geralmente só se descobre tal condição na mesa de operação, quando o médico procura o coração no lado esquerdo e encontra no lado direito!).

Porque, então, possuir os órgãos em posição espelhada é tão raro?

Alguns acreditam que esta seja uma barreira imposta à evolução pela biofísica das moléculas que formam o cílio: as proteínas que compõem o cílio são “montadas” de tal maneira que o cílio roda para uma única direção para gerar o movimento de chicote. Por causa desta quiralidade intrínseca dos cílios, o fluxo dentro do nódulo é sempre da direita pra esquerda e pouco (ou nada) pôde fazer a evolução à respeito disso.

Diversos exemplos de assimetrias existem no reino animal e muitos não envolvem cílios. A evolução parece ter encontrado várias outras maneiras de gerar assimetria, como àquela presente nas conchas de moluscos, ou mesmo nos olhos do linguado, pois estes inicialmente são posicionados lateralmente e a metamorfose que gera a migração do olho é causada por ação hormonal.

Por fim, este é um assunto no qual trabalhei durante o doutoramento e por conseqüência tenho considerável interesse. Logo, assim que souber de novas descobertas, comentarei aqui no blog!

Cadê as pernas do peixe-boi? Pitx1 pode ter a resposta

2009-06-12T12:45:00.000-07:00

A evolução dos membros anteriores e posteriores (braços e pernas) permitiu aos vertebrados adaptarem-se aos mais diversos ecossistemas. Interessante observar que braços e pernas, apesar de utilizarem muitos dos mesmos genes para sua construção, parecem evoluir como módulos independentes, dando origem a membros anteriores morfológica e funcionalmente diferentes de membros posteriores (aves possuem asas e patas).

Outra ocorrência comum entre vertebrados, provavelmente resultante desta “modularidade “, é a redução ou perda completa de membros posteriores. Em muitos mamíferos aquáticos, como o peixe-boi (para escolher um exemplo da minha querida Belém), membros posteriores são muito reduzidos ou vestigiais.

Mas que alteração genética poderia causar a perda de membros posteriores, durante o desenvolvimento embrionário, sem afetar a formação de membros anteriores e outros órgãos? É possível identificar a alteração genética que causou a redução dos membros posteriores no peixe-boi? Essas são perguntas características da área de Evo Devo. E as respostas começaram a vir em 2004, com a ajuda de um peixinho conhecido aqui como stickleback (Teleostei, Gasterosteidae).

Os sticklebacks marinhos possuem nadadeiras posteriores (pélvicas) modificadas, em forma de espículas. As espécies de água doce, por sua vez, possuem a pélvis extremamente reduzida. Acredita-se que na espécie marinha essas “espículas pélvicas” protegem o peixe de predadores. Através de cruzamentos entre as duas espécies, os pesquisadores liderados pelo Dr. David Kingsley, da Universidade de Stanford, nos EUA, identificaram o gene associado com a redução da pélvis: pitx1 – um fator de transcrição (surpresa...).

O pitx1 já havia sido identificado antes como um gene importante para desenvolvimento de membros posteriores, e camundongos mutantes para este gene possuem patas traseiras reduzidas. Problema resolvido então! Sticklebacks de água doce também devem possuir a versão mutante do pitx1. Mas a história não é tão simples assim...

Ao analisar a seqüência do gene do pitx1 em sticklebacks de água doce, os pesquisadores constataram que esta era idêntica àquela de sticklebacks marinhos. Entretanto, quando analisaram a expressão deste gene (o RNA que ele produz), viram que o padrão era idêntico entre os dois peixes, exceto na região pélvica: sticklebacks de água doce não produziam pitx1 na pélvis. Ou seja, o gene não foi alterado, porém a expressão na pélvis foi, indicando que a mutação responsável pela redução da pélvis não altera o gene em sí, mas sim a região que controla a expressão do gene na pélvis.

Se você está achando esta história interessante (e comprida!), aguarde, pois tem mais!

O pitx1, como o nome sugere, tem um primo (para os geneticistas de plantão, um parálogo), pitx2. Este último é produzido somente no lado esquerdo do corpo e participa na definição do eixo esquerdo-direito (assunto para outro post). O curioso é que o pitx2 consegue suprir parcialmente a ausência do pitx1, porém só do lado esquerdo. Como resultado, tanto em camundongos mutantes e sticklebaks de água doce que não possuem pitx1 na pélvis, o membro do esquerdo é um pouco mais desenvolvido que o direito. Esta assimetria da perda de membros posteriores e característica da falta de pitx1, compensada parcialmente no lado esquerdo pelo pitx2. E aí entra o peixe-boi, que possuem membros vestigiais, porém o membro posterior esquerdo é consistentemente mais desenvolvido que o direito! Provavelmente o nosso peixe-boi também utilizou do mesmo artifício que os sticklebacks de água doce para reduzir a pélvis.

Recentemente, um passarinho pernambucano me contou que o grupo liderado pelo Dr. Kingsley tornará público mais um capítulo desta fantástica história. Saindo lá, sai aqui!

Shapiro MD, Marks ME, Peichel CL, Blackman BK, Nereng KS, Jónsson B, Schluter D, & Kingsley DM (2004). Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in threespine sticklebacks. Nature, 428 (6984), 717-23 PMID: 15085123

Shapiro MD, Bell MA, & Kingsley DM (2006). Parallel genetic origins of pelvic reduction in vertebrates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103 (37), 13753-8 PMID: 16945911

Gosta de conversar? Agradeça ao Foxp2

2009-06-04T15:02:00.000-07:00

Alguns anos atrás, se você dissesse em uma roda de geneticistas que estava pesquisando o gene (ênfase na singularidade!) responsável pela evolução da linguagem em humanos, com certeza não seria levado muito à sério.

A habilidade de linguagem é característica distintiva da espécie humana e certamente pré-requisito para a evolução de nossa cultura e civilização. A capacidade de articular pensamentos em palavras certamente dependeu de inovações anatômicas da faringe e boca, assim como do cérebro. Por essas e outras razões, qualquer pessoa imaginaria que o surgimento da habilidade de linguagem dependeria da evolução de vários genes.

Este palpite é muito provavelmente correto. Porém, muitos imaginavam que qualquer gene, quando estudado em isolamento, pouco revelaria sobre a evolução da linguagem. Este último palpite parece hoje estar errado!

Na década de 90 uma família inglesa chamou a atenção da comunidade científica, pois aproximadamente metade dos membros possuíam, entre outros defeitos, problemas em movimentos faciais e dos lábios, e a incapacidade articular palavras.

Em 2001, pesquisadores da Universidade de Oxford, na Inglaterra identificaram uma mutação associada à doença. O gene: Foxp2. O aspecto mais interessante do achado que poucos comentam: o gene é um fator de transcrição. Este tipo de proteína se liga no DNA para controlar a expressão de múltiplos genes. Ou seja, mutações no Foxp2 tem o potencial de alterar a produção de múltiplos genes, o que possivelmente explica o conjunto de defeitos presentes na família inglesa mencionada acima.

Quando comparada com a seqüência de outros primatas, a versão (haplótipo) humana do Foxp2 possui um padrão único de seqüência de aminoácidos que indica seleção positiva, ou seja: este gene esteve evoluindo rapidamente na linhagem que levou ao homem. A análise de DNA de neandertal revelou que estes já possuíam o haplótipo do homem moderno.

O tema voltou à tona pois o grupo do Dr. Svante Pääbo, do Instituto Max-Planck em Leipzig, Alemanha, gerou um camundongo onde o gene do Foxp2 foi alterado para se assemelhar ao haplótipo humano. O camundongo não saiu falando, mas exibiu alterações de comportamento, algumas alterações no cérebro, e o mais esperado: alteração na vocalização!

O Foxp2 pode não ser o “gene da linguagem”, e com certeza muito menos o “gene da gramática”, como alguns ousaram reportar. Mas certamente parece ter tido papel importante na evolução da capacidade da fala em humanos.

Recentemente, um grupo japonês gerou um macaco sagüi transgênico, contendo o gene que codifica a proteína fluorescente GFP, abrindo caminho para a transgenia em primatas não-humanos. O que aconteceria com um primata não-humano contendo a cópia humana do Foxp2?

Ida: um fóssil vs. a mídia

2009-05-21T10:38:00.000-07:00

Nada a respeito deste fóssil é ordinário.

A vida de Ida, o mais completo fóssil de primata encontrado até então, termina às margens de um lago vulcânico em uma floresta paratropical no Eoceno, aproximadamente há 45 milhões de anos. Ali começa a saga de um fóssil que, após uma seqüência de circunstancias extraordinárias, torna-se peça central de uma orquestrada cobertura jornalística raramente rendida a um achado paleontológico.

Entre 1971 e 1985, a atividade de empresas de prospecção de petróleo que trabalhavam em um sítio em Messel, Alemanha, resultou na exposição de sedimentos contendo fósseis. Quando a prospecção terminou, o sítio passaria a ser utilizado como área de depósito de lixo. Neste meio tempo, paleontólogos iniciaram escavações na área, mas a urgência em concluir os trabalhos de coleta comprometeu a qualidade e integridade dos fósseis.

O fóssil de Ida, fragmentado em duas partes, terminou nas mãos de um colecionador. Este, por sua vez, vendeu a parte substancialmente menos conservada e completa à um museu em Wyoming, EUA, alegando que este era o fóssil completo. Para piorar a situação, partes do fóssil que foi para o museu foram alteradas para fazê-lo parecer mais completo. Somente em 2000, foi descoberto que o colecionador havia retido a metade mais preservada do fóssil. Em 2007, o museu de história natural de Oslo comprou a metade do colecionador, e finalmente, paleontólogos puderam dar início aos estudos que culminariam na publicação da descoberta de Ida.

Mas a tortuosa saga de Ida ainda não estava completa.

Quando uma descoberta paleontológica é realmente revolucionária ou marcante, é de costume que esta seja publicada nas revistas Science ou Nature, as mais lidas e respeitadas revistas científicas de nossa época. Ida foi “publicada” na revista PLOS One, que tem um fator de impacto dez vezes menor que Science ou Nature. Entre os pesquisadores envolvidos na descoberta de Ida estão paleontólogos sérios e importantes como Philip D. Gingerich, famoso pelos fósseis de ancestrais de baleias. Os autores sabem que Ida não representa um elo entre macacos e humanos e nem sequer sugerem que Ida possa ter sido nossa ancestral direta.

Ida é um fóssil extremamente bem preservado que ilumina aspectos relevantes sobre paleobiologia, morfologia e filogenia dos primatas do Eoceno. Mas o museu de Oslo queria algo mais de Ida (talvez para compensar os custos da aquisição do fóssil), e então, iniciou-se um grande espetáculo jornalístico envolvendo o Museu Americano de História Natural, History Channel, um filme a ser lançado, um livro, um website e cobertura televisiva da rede de TV ABC. Todo este esforço dedicado para vender a idéia de que Ida é o “elo perdido” entre humanos e macacos.

Esta cobertura jornalística presta um absoluto desserviço ao esforço coordenado dos últimos anos pela comunidade científica de divulgar a teoria da evolução ao público geral. A maioria dos paleontólogos concordam que Ida não é um elo perdido e que a atenção da mídia é desproporcional e indevida. Já consigo até imaginar criacionistas de plantão apontando esta incongruência como exemplo de que cientistas não concordam entre si, que tentam exagerar a relevância de seus achados e que achados paleontológicos anteriores e que estão por vir sofrem do mesmo mal.

Enfim, Ida resistiu às mais duras intempéries por 45 milhões de anos, para nos contar uma bela história de (talvez) primos distantes, porém não resistiu às pressões de uma força mais devastadora: a voracidade da mídia.

RNA world

2009-05-15T11:08:00.000-07:00

Antes de existirem mamíferos, répteis, aves, peixes, plantas e insetos, deuterostômios e protostômios, antes de existirem procariotos e eucariotos, antes até mesmo das primeiras enzimas e do DNA, existia o mundo do RNA, ou RNA world.

Neste mundo ainda não existia vida celular, proteínas ainda não possuíam atividade enzimática e o DNA ainda não existia; neste estágio, moléculas de RNA executavam toda a atividade catalítica e de armazenamento de informação genética.

Esta é a principal hipótese para a origem da vida celular como conhecemos. A molécula de RNA teria surgido primeiro e dado origem ao DNA e ao processo para gerar proteínas. Dentre os mais importantes estudos que corroboram esta hipótese está a descoberta da ribonuclease P (RNaseP), um “agregado” de proteínas e RNA, onde uma molécula de RNA constitui a subunidade catalítica responsável pela a síntese de tRNA (RNA transportador). O achado rendeu o prêmio Nobel de química de 1980 para Walter Gilbert, Frederick Sanger e Paul Berg.

A chave para a vida é a evolução de um sistema composto por uma molécula que se auto-replique. Portanto, é possível que, na sopa primordial, a seleção natural operasse sobre moléculas de RNA, favorecendo aquelas que melhor catalisassem sua própria produção. Talvez o principal problema da hipótese envolvesse o surgimento da própria molécula de RNA. Ninguém até então havia sido capaz de gerar em laboratório, condições para o surgimento dos ribonucleotídeos que compõem o RNA.

Até ontem.

Nesta semana, a revista Nature publicou o trabalho do Dr. John D. Sutherland da Universidade de Manchester, UK, no qual os autores conseguiram gerar ribonucleotídeos, em condições consistentes com a geoquímica da terra primordial.

Acho interessante pensar que, até a publicação da Origem das Espécies 150 anos atrás, nada se sabia da origem ou do processo que chamamos de vida. Hoje, sob a luz da evolução, podemos entender o processo pelo qual microscópicas moléculas, há bilhões de anos, evoluíram nas mais complexas e variadas formas de vida. Darwin escreveu em seu famigerado livro:
“...from so simple a beginning endless forms most beautiful and most wonderful have been, and are being, evolved”.
Naquele momento, Darwin nem em sonho imaginaria o quão simples de fato foi o nosso começo.

Os olhos do linguado: unindo o que a evolução separou

2009-05-06T10:28:00.000-07:00

Os Linguados (ordem Pleuronectiformes) compõem um grupo de peixes achatados que possui ambos os olhos localizados em um só lado da cabeça. Entretanto, durante o desenvolvimento embrionário, os olhos do linguado são simetricamente posicionados em cada lado da cabeça. A larva então passa por uma metamorfose, onde um olho (esquerdo ou direito – dependendo da espécie) ”migra” para o outro lado da cabeça.

Esta incrível transformação é alvo ativo de pesquisa no campo da biologia do desenvolvimento. Que sinais moleculares viabilizam esta metamorfose? Existe um viés molecular que determina se o olho esquerdo ou o direito migrará para o lado oposto?

Outro aspecto interessante sobre esta metamorfose é que o linguado ainda era utilizado como exemplo por criacionistas e proponentes do Intelligent Design como argumento contra a evolução. A lógica (se é que esta palavra pode ser empregada neste contexto!) por trás do argumento seria que a anatomia única do linguado não poderia ter evoluído gradualmente através da seleção natural, pois não haveria vantagem seletiva para intermediários que possuíssem olhos assimétricos, mas ainda localizados em lados opostos da cabeça.

As críticas de entusiastas do ID freqüentemente contam com a escassez no registro fóssil e no caso do linguado, nenhum peixe vivo ou extinto que possuísse uma condição intermediária jamais havia sido descoberto.

Então, em julho do ano passado, um aluno de doutorado daqui da Universidade de Chicago, Matt Friedman, publicou na revista Nature a descrição do fóssil do Amphistium, um ancestral do linguado que possui olhos em lados opostos da cabeça, porém com um dos olhos assimetricamente posicionado! E mais: Friedman encontrou múltiplos representantes do gênero Amphistium e de outro gênero extinto que ele chamou de Heteronectes.

O geneticista Robert Goldschmidt, em 1930, havia proposto que uma única mutação poderia resultar em alterações drásticas na anatomia, que em alguns casos confeririam vantagem seletiva. O achado de Friedman dispensa o “monstro de Goldschmidt” e indica que modificações graduais deram origem à anatomia singular dos linguados.

As jóias da evolução

2009-05-05T17:35:00.000-07:00

Em Janeiro deste ano, a revista Nature dedicou uma matéria às 15 jóias da evolução: 15 trabalhos publicados nesta revista na última década sobre importantes descobertas em paleontologia, genética de populações e biologia molecular.

Interessante notar, assim como fez Martin Brazeau em seu blog, que a maior parte das “jóias” paleontológicas acompanham dados moleculares. Este casamento improvável entre paleontologia e genética é uma tendência em ascensão nos últimos anos e é o eixo central da pesquisa feita no laboratório onde trabalho.

A interação entre paleontologia, anatomia, embriologia e biologia molecular é a chave para entender como genes modificaram a anatomia ao longo da evolução. A Interseção entre estes campos da ciência dependia principalmente da nossa capacidade de entender o código genético e de modificá-lo durante o desenvolvimento. Hoje, nossa modesta compreensão sobre regulação gênica e embriologia já permite incríveis descobertas, imagine o que o futuro nos reserva.

Por estas razões, acredito que o momento em que vivemos é ímpar; quanta exultação sentiria Charles Darwin ao sentar-se em uma cafeteria para ler sobre as 15 jóias da evolução?

BMP4 e os tentilhões de Galápagos

2009-05-05T14:58:00.000-07:00

Em Junho de 2007 o New York Times produziu uma excelente matéria de 5 páginas descrevendo algumas das mais importantes descobertas em Evo Devo. A matéria inclui opiniões do Dr. Sean Carroll (Univ. de Wisconsin), Dr. Scott F. Gilbert (Swarthmore College) e descreve os trabalhos da Dra. Vivian F. Irish (Yale) com genes MADS box e evolução de plantas e as descobertas feitas aqui no nosso laboratório (Dr. Neil Shubin, Univ. de Chicago).

Gostaria de destacar um trabalho em particular, pois este ilustra perfeitamente a interconexão entre genes, forma e o processo embrionário; além de, claro, revelar segredos por trás da evolução do grupo de aves que em 1831 encantou um jovem naturalista britânico.
Durante sua passagem pelas Ilhas Galápagos, Charles Darwin estudou a grande variedade de aves presentes no arquipélago. As espécies de tentilhoes variavam com relação as formas de bicos; algumas espécies possuem bicos longos, finos, outras, bicos mais curtos e largos. Darwin propôs que estas diferentes ave são descendentes de uma espécie continental que colonizou o arquipélago. Mas qual o mecanismo por trás do surgimento de diversas formas de bicos entre as aves de Galápagos?

Por algum tempo, biólogos especulavam que o acúmulo de mutações em diversos genes, ou seja, alterações no conteúdo da mensagem genética, estariam por trás da diversidade de bicos. O tempo revelaria, entretanto, que não é a mensagem em si que fora alterada, mas sim o local e intensidade da mensagem genética.

Mais de um século depois da passagem de Darwin por Galápagos, o grupo liderado pelo Dr. Cliff Tabin, da Universidade de Harvard, descobriu que a espessura dos bicos dos tentilhoes de Galápagos é controlada pelo gene BMP4, produzido durante o período embrionário na região que da origem ao bico; quanto mais espesso e largo o bico, maior era a expressão do gene BMP4.
Para demonstrar que a intensidade da expressão do gene BMP4 era responsável pela espessura e largura do bico, os pesquisadores aumentaram artificialmente a produção deste gene em embriões de galinha. Resultado: pintinhos com bicos mais espessos e largos, assim como os daquele grupo de aves de Galápagos!

Esta incrível descoberta abriu caminho para novas expeculações: se BMP4 controla a forma dos bicos das aves em Galapagós, estaria também por trás da variedade de bicos em outras aves? Ou em outros animais? O grupo do Dr. Craig Albertson, da Universidade de Syracuse, mostrou que BMP4 também controla a espessura da mandíbula de peixes ciclídeos, na África: quanto maior a expressão de BMP4, mais robusta a mandíbula!

Caros amigos, mais um blog! Mas este é diferente...

2009-05-05T14:19:00.000-07:00

Este ano comemoram-se os 200 anos desde o nascimento de Charles Darwin (12/02/1809) e 150 anos desde a publicação de A Origem das Espécies. Inspirado por esta célebre ocasião, resolvi tocar adiante um projeto que havia engavetado a algum tempo: inserir na já inchada blogsfera mais um blog! Eis então o “Evolução e Desenvolvimento", ou EvoDevoBR!

Ao longo das três ultimas décadas, uma pequena revolução vem ocorrendo nas ciências biológicas. Com os avanços na genética, biologia molecular e biologia do desenvolvimento, tornou-se evidente que boa parte das inovações na anatomia animal deriva de modificações na regulação dos genes que controlam o desenvolvimento embrionário. É nesta interface entre a embriologia e a biologia evolucionária que reside a biologia da evolução e do desenvolvimento, informalmente conhecida como Evo Devo.

Com este blog, pretendo divulgar e discutir os recentes avanços em Evo Devo, que ilustrem a contribuição desta área de pesquisa para o entendimento do processo evolucionário. Por fim, gostaria também de transformar este blog num fórum para troca de idéias e interação entre pesquisadores, pos-docs, estudantes de pós- ou de graduação, ou simplesmente pessoas interessadas em evolução.