Splicing pode ser a chave para explicar o rápido processo evolutivo de domesticação dos girassóis

Pesquisadores da Universidade do Colorado Boulder lideraram um estudo para descobrir os passos evolutivos que permitiram que os girassóis sofressem uma evolução evolucionária relativamente rápida, indo de uma espécie selvagem até uma variação domesticada em apenas 5 mil anos.

O girassóis são plantas angiospermas pertencentes à espécie Helianthus annuus, e possuem alto valor para os humanos devido às suas sementes (especialmente o óleo no seu interior). Variedades selvagens e ancestrais dessa espécie são amplamente distribuídas por quase todo o território da América do Norte e crescem menores sementes do que as variedades domesticadas, estas as quais foram fortemente selecionadas ao longo do tempo via interferência humana, gerando cabeças únicas de flores, menor resposta à seca, menor sistema de raízes e maiores sementes com óleo de alta qualidade. A domesticação, a qual começou há cerca de 5 mil anos, também resultou em outras mudanças nas sementes, incluindo perdas de fragmentação, auto-incompatibilidade e dormência.

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Para explicar esse substancial e rápido processo evolutivo, os pesquisadores apostaram em mudanças associadas ao processo alternativo dos genes (alternative splicing). O alternative splicing é um mecanismo que permite ao organismos criarem uma coleção de RNA transcritos e proteínas usando a informação de um único gene. Esse mecanismo - o qual envolve regiões regulatórias próximas do gene alvo ou de loci trans-regulatórios que afetam o reconhecimento do local de splicing - é particularmente importante durante o desenvolvimento de organismos complexos, quando tecidos diferenciados produzem proteínas com diferentes funções a partir do mesmo pré-mRNA. Nesse sentido, mutações e mudanças nas sequências do DNA ligadas a esse mecanismo podem trazer um grande impacto no organismo. Assim, mesmo em relativos curtos períodos de tempo, pequenas mudanças genéticas podem trazer enormes mudanças no fenótipo caso afetem o alternative splicing. Porém, pouco ainda se sabe no meio científico sobre o papel desse mecanismo genético nos processos de adaptação e especiação.

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Aproveitando a existência de um banco de dados de alta qualidade do genoma da H. annuus e de outras espécies do mesmo gênero, os pesquisadores procuraram por divergências de alternative splicing que poderiam explicar o processo de domesticação. 226 claras diferenciações de splicing foram isoladas, com 134 delas tendo suas regulações genéticas identificadas. Os resultados das análises mostraram um excesso de trans-regulações envolvidas nos eventos de diferenciação do splicing - algo que entra em conflito com a hipótese mais aceita que a diferenciação ocorre em 90% dos casos em regiões próximas ou dentro do gene afetado pelo alternative splicing. Além disso, padrões foram encontrados sugerindo que o splicing, de fato, baseia importantes traços trazidos pela domesticação.

Os pesquisadores também lembraram que nas últimas centenas de anos, os humanos cruzaram os girassóis sendo domesticados com outras espécies do gênero Helianthus, com essas hibridizações por si só já podendo trazer grandes novidades genéticas, inclusive a incorporação de padrões pré-existentes de alternative splicing.

No geral, os resultados mostraram que mudanças na frequência de alelos já existentes são suficientes para alterar consideravelmente como o RNA é afetado pelo splicing. Isso sugere que o alternative splicing não é rigidamente conservado, e contribui para a variação de fenótipo dentro e entre populações. E como a divergência no splincing pode alterar vários traços de transcrição e de fenótipos simultaneamente, esse processo pode potencialmente facilitar uma rápida evolução no fenótipo e representar uma importante ferramenta evolutiva bastante subestimada, especialmente nos processos de domesticação. Por outro lado, as várias e simultâneas mudanças de fenótipos em um curto espaço de tempo podem não ser universalmente benéficas e provavelmente incluem uma perigosa mistura de efeitos benéficos, neutros e prejudiciais.

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