Mutação no gene CMAH revela ser um possível passo crucial na evolução dos humanos

Um estudo publicado esta semana na Proceedings of the Royal Society B trouxe fortes evidências de que um gene "quebrado" nos humanos foi essencial para a nossa resistência a corridas de longa distância, uma das principais características que nos diferenciam dos outros primatas. A versão não mutada desse gene, aliás, está presente em quase todos os mamíferos e nos outros primatas - como o chimpanzé - e é funcional.

Os ancestrais homininis dos humanos modernos - incluindo nossa espécie Homo sapiens - primeiro se diferenciaram dos outros primatas pelo modo bastante distinto de caçar suas presas. Ao invés de dependerem de uma rápida explosão de energia - similar a um felino de grande porte, como o guepardo - esses nossos ancestrais confiavam o sucesso de caça na resistência aeróbica, correndo atrás de antílopes e outros animais até que esses se exaurissem. Outra vantagem dessa maior resistência às corridas de longa duração provavelmente foi a exploração de grandes áreas geográficas em um menor intervalo de tempo, aumentando muito as chances de sobrevivência. Essa habilidade se tornou especialmente importante e contribuiu para o contínuo caminho evolucionário da linhagem humana quando há cerca de 3 milhões de anos uma mudança climática secou boa parte das florestas Africanas, transformando-as no característico campo aberto das savanas. Isso culminou na seleção de espécimes no gênero Homo cada vez mais resistentes e adaptadas às corridas de longa distância, chegando ao ápice há cerca de 2 milhões de anos.

Para a conquista dessa habilidade - aliás, a qual nos coloca como uma das espécies de animais mais resistentes nas corridas em termos aeróbicos -, pesquisadores já identificaram várias modificações anatômicas que ajudaram os humanos a se tornarem excelentes corredores bípedes de longa distância, como pernas mais longas, glúteos máximos mais largos, perda da pelagem corporal e expansão das glândulas sudoríparas (melhorando a dissipação de calor durante as corridas). No entanto, possíveis mudanças a nível celular e metabólico complementando as modificações biomecânicas ainda permanecem em grande parte desconhecidas.

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Nesse sentido, os pesquisadores agora revelaram  que um gene descoberto há 20 anos pode ter sido crucial para o desenvolvimento do nosso alto rendimento aeróbico. Chamado de CMP-Neu5Ac Hidroxilase (CMAH), esse gene é uma das mais notáveis diferenças entre humanos e chimpanzés. Quando normal, o CMAH atua na formação de uma molécula associada ao ácido siálico (Neu5Gc), essa a qual fica depositada sobre a superfície das células. Mas enquanto outros primatas, como o chimpanzé, possuem esse gene em perfeito estado, os humanos carregam uma versão 'quebrada' do CMAH - via deleção de um éxon -, devido a uma mutação.

Apesar do CMAH inativo possivelmente estar implicado na nossa menor resistência à malária e à inflamação em comparação com os chimpanzés, a permanência a longo prazo desse gene mutado no nosso material genético pode ser explicada pelo fato dele provavelmente ter fornecido ao nosso corpo condições metabólicas importantíssimas para uma maior resistência aeróbica, segundo os achados do novo estudo.

A primeira pista para essa hipótese surgiu quando os pesquisadores observaram que ratos com um tipo de distrofia muscular ficavam piores quando não possuíam o CMAH. A partir disso, eles resolveram realizar um experimento para analisar a diferença entre ratos saudáveis com e sem o CMAH inativo (mutado de forma similar àquela vista em humanos). Esses ratos aleatoriamente carregando as diferentes versões do CMAH foram, então, colocados para correrem em pequenas esteiras. Após terem seus desempenhos físicos acompanhados pelos pesquisadores, no final de duas semanas os músculos de alguns dos ratos foram analisados de forma mais detalhada (via dissecação), com o restante passando pela mesma análise após 1 mês.

Os resultados do experimento mostraram que os ratos com a versão 'humana' do CMAH conseguiam correr 12% mais rápido e por 20% mais tempo do que os ratos com a versão normal do gene. Além dessa impressionante otimização, os pesquisadores mostraram que os ratos carregando o CMAH humano possuíam mais capilares (finos vasos sanguíneos onde as trocas gasosas e de nutrientes ocorrem) se ramificando nos músculos das pernas, e - mesmo quando isolados em um prato de laboratório - esses músculos continuaram se contraindo por muito mais tempo do que aqueles dos outros ratos. Os ratos "humanizados" também aproveitavam o oxigênio de forma mais eficiente.

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Esses achados fornecem uma forte evidência de que o CMAH modificado dos humanos foi uma peça fundamental na nossa evolução, fornecendo uma vantagem seletiva para o ancestral Homo durante a transição do habitat nas florestas para as savanas abertas. Os pesquisadores calcularam - via relógio molecular - que essa mudança genética ocorreu entre 2 e 3 milhões de anos atrás, baseando-se nas diferenças genéticas entre os primatas e outros animais. Como essa data é anterior às modificações anatômicas finais para as corridas de longa duração, os pesquisadores acreditam que essa maior resistência aeróbica inicialmente foi necessária para outras atividades que também contribuíram para a evolução da linhagem humana (como andar em campo aberto por longos períodos).

De qualquer forma, ainda não se sabe exatamente como o Neu5Gc interfere para criar uma maior resistência aeróbica. Como a perda dessa molécula afeta a superfície de quase todas as células no corpo dos mamíferos, múltiplos mecanismos podem estar associados, incluindo uma mudança no fluxo de entrada de oxigênio para o interior celular. Além disso, o estudo foi realizado em ratos, o que pode não refletir os mesmos resultados experimentais em humanos e outros primatas. Estudos com um modelo primata podem ser necessários para melhor esclarecer a questão.

Mesmo com as limitações do estudo, as evidências encontradas não deixam de ser mais do que atraentes.

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Publicação do estudo:  RSPB