Genoma completo da abóbora é sequenciado e revela estranho processo evolucionário

Uma importante fonte de alimento ao redor do mundo e o maior ícone das comemorações de Halloween nos EUA, a abóbora teve, finalmente, seu genoma sequenciado por pesquisadores chineses. O sequenciamento, publicado no periódico Molecular Plant, englobou duas espécies: Cucurbita maxima e Cucurbita moschata.

Os pesquisadores visaram, com o sequenciamento, melhor entender as associações entre diferentes características das abóboras e os genes responsáveis por elas, algo que pode permitir a criação de variações mais rentáveis e nutritivas na agricultura. O C. moschata, por exemplo, é conhecido por sua resistência à doenças e outros estresses, como temperaturas extremas, enquanto o C. maxima é conhecido pela qualidade da fruta e seu valor nutricional. Identificar e manipular esses genes abre caminho para a criação de poderosas abóboras.

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Mas além de compreender melhor o genoma desse gênero de planta para aplicações em biotecnologia agrária, os pesquisadores também descobriram um interessante e estranho processo evolucionário responsável pela origem das abóboras modernas.

O gênero Cucurbita possui grandes genomas com 20 pares de cromossomos, comparado com os 11 do melão e 7 do pepino (ambos da família das  cucurbitáceas, a qual engloba as abóboras). Essa foi a primeira pista encontrada pelos pesquisadores de que o genoma das abóboras se expandiu há muito tempo. Então, ao comparar o genoma completo das duas espécies de abóbora sequenciados com outras sequências genéticas de outras cucurbitas, descobriu-se que o genoma das abóboras é, na verdade, uma combinação de dois antigos genomas, torando-a uma paleotetraploide.

Geralmente, os animais e plantas possuem o genoma diploide, ou seja, constituído de pares de cromossomos idênticos. Nós humanos, por exemplo, possuímos 46 cromossomos englobando 23 pares. Porém, outras espécies possuem apenas um cromossomo de cada (haploides, assim como nossos gametas sexuais) ou mais de dois pares, como triploides (três de cada), tetraploides (quatro de cada), etc. Como exemplo de haploide, temos as formigas, vespas, abelhas machos. Como exemplo de triploide temos a maior parte das bananas comerciais (aquelas que não possuem sementes na fruta). Algo válido de ser mencionado é que números ímpares de cromossomos únicos resultam em indivíduos inférteis (lembre-se do processo de meiose).

Na agricultura, essas versões com mais de dois pares de cromossomos muitas vezes são criadas, pois frequentemente fornecem plantas com melhores características, como frutos maiores. Essas variações podem ser obtidas por cruzamentos (tetraploides com diploides resulta em triploides) ou a partir de intervenções químicas/genéticas artificiais.

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Voltando ao processo evolucionário das abóboras, apesar delas hoje serem diploides, a análise das sequências genéticas revelou que entre 3 e 20 milhões de anos atrás, duas diferentes espécies ancestrais combinaram seus genomas, criando um alotetraploide - uma nova espécie com quatro cópias de cada cromossomo a partir de duas diferentes (alo-) espécies.

Normalmente, depois que um alotetraploide é formado, o genoma irá experienciar uma redução e perda de genes, eventualmente transformando a nova espécie de volta em um diploide. Algumas vezes, um dos genomas contribuintes irão dominar os outros para reter mais genes, algo observado no milho e no algodão. Porém, curiosamente, para as abóboras esse não foi o caso. O antigo alotetraploide cucurbita perdeu seus genes duplicados de forma aleatória dos dois genomas diploides contribuintes. E mais: o conjunto de cromossomos ancestral permaneceu em grande parte intacto, deixando as abóboras modernas com dois subgenomas representando as duas espécies antigas que contribuíram para a formação do atual gênero das cucurbitas.

Bem, no final, acabamos enriquecendo ainda mais nosso conhecimento dos processos evolucionários e descobrindo que as abóboras não são únicas apenas por causa do Halloween.

Publicação do estudo: CELL

Referências adicionais:
1. https://btiscience.org/explore-bti/news/post/pumpkin-genomes-sequenced/
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21229/