Evolução Paleo-experimental: Passando de novo o 'tape' da vida
Pesquisadores colocam sequência genética de 500 milhões de anos em organismo moderno
Cientistas do Instituto de Tecnologia da Georgia, após inferirem a sequência ancestral de um gene bacteriano como ele deveria ter sido há 500 milhões de anos, conseguiram introduzi-lo em cepas de bactérias Escherichia coli modernas na localização genética precisa da variante moderna, substituindo-a pela versão pré-histórica. Oito linhagens de E. coli com o novo velho gene foram então separadas e deixadas evoluindo em condições controladas de laboratório por 1000 gerações.
O gene em questão codifica o fator elongamento termoinstável de procariontes (Ef-Tu) cuja função é ajudar no movimento do aminoacil-tRNA (o RNA transportador ligado com um aminoácido que será transferido pelo ribossomo à cadeia polipetídica que está sendo sintetizada, a partir de um RNA mensageiro) em direção a um sítio livre no ribossomo.
A princípio a performance e aptidão das cepas de bactérias com o gene Ef-Tu, uma das mais abundantes e essenciais proteínas em E. coli, era bem inferior ao de outras bactérias:
“O organismo alterado não era tão saudável ou ajustado como a sua versão moderna, pelo menos inicialmente”, disse Eric Gaucher, um dos responsáveis pelo estudo, e acrescentou: “e isso criou um cenário perfeito que permitiria que o organismo alterado se adaptasse e se tornasse mais apto, pois acumularia mutações com passar de cada dia.”
Após cerca de 500 gerações, a taxa de crescimento da cepa alterada havia aumentado e os cientistas sequenciaram os genomas de todas as oito linhagens para determinar a forma como as bactérias haviam se adaptado. O interessante é que os níveis de aptidão não só haviam aumento e equiparado-se aos das E. coli com a Ef-Tu moderna, mas algumas das linhagens geneticamente alteradas, de fato, haviam tornado-se mais saudáveis do que seus equivalentes modernos não-geneticamente alterados.
Ainda mais surpreendente foi quando os pesquisadores, ao analisaram mais de perto as 8 cepas, constataram que o gene da Ef-Tu não acumulara mutações, mas, ao invés disso, outros genes que codificam proteínas modernas, mas que interagem com o Ef-Tu pré-histórico no interior das bactérias é que haviam sofrido mutações, sendo elas as responsáveis pela rápida adaptação e portanto pelo aumento da aptidão das oito cepas de bactérias.
Isso quer dizer que o gene ancestral ‘trazido de volta a vida’ pela equipe de cientistas de mais de 500 milhões de anos, não havia tornado-se mais similar a sua versão moderna, mas, sim, outros genes que interagem com ele haviam se ajustado a antiga Ef-Tu, o que possibilitou as bactérias encontrarem uma nova trajetória evolutiva para se adaptarem a nova condição.
Os resultados foram apresentados em uma conferência recente organizada pela NASA de astrobiologia e os autores do trabalho esperam continuar a estudar novas gerações destas linhagens, esperando para ver o que acontecerá com a proteína e com a trajetória evolutiva de cada linhagem ao trilharem caminhos completamente novos.
"Nós pensamos que este processo nos permitirá abordar várias questões de longa data na biologia evolutiva e molecular”, disse a cientista Betül Kaçar, pós-doutoranda sob supervisão de Gaucher, uma das pesquisadoras responsáveis pelo estudo.
Os autores esperam explorar o papel da contingência história e da convergência evolutiva, analisando o quanto a história pregressa de um organismo limita o seu futuro genético e se durante a evolução tendem a ocorrer soluções únicas para um determinado 'problema ecológico’ ou se seriam mais comuns múltiplas e diferentes soluções para um dado problema adaptativo.
______________________________
Arslan BK and Gaucher EA Replaying the Tape of Life Through Experimental Evolution of Ancient EF-Tu proteins Astrobiology Science Conference 2010: Evolution and Life: Surviving Catastrophes and Extremes on Earth and Beyond, held April 26-20, 2010 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1538