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Deriva genética marcando o processo evolucionário da peçonha de cobras


As peçonhas (veneno inoculado ativamente) estão entre as mais ativas secreções biológicas conhecidas e, comumente, assume-se que eles evoluíram nos animais sob extrema seleção natural positiva.  No entanto, muitas famílias de genes associados à produção de peçonhas passaram por um processo de duplicação e são frequentemente usadas em doses que excedem bastante o LD50 para a maior parte das espécies predadas, alto que deveria reduzir a força de uma via de seleção positiva. Nesse sentido, pode existir outro mecanismo evolucionário atuando em significativa intensidade: deriva genética.

Peçonhas, particularmente aquelas formada por venenos proteináceos de cobras, fornecem um excelente sistema de modelo para o estudo de adaptação, devido ao fato de que essas secreções representam fenótipos que podem ser quantificados, e os quais estão sob controle de porções de genes facilmente caracterizáveis. Somando-se a isso, as proteínas da peçonha geralmente evoluem rápido, e estudos fenotípicos já mostraram que elas são mais eficazes contra presas tipicamente encontradas e consumidas.

Nesse contexto, um estudo publicado recentemente na Genome Biology and Evolution reforçou o papel de microevolução da deriva genética na formação do veneno de diferentes espécies de cobras, contrariando o supervalorizado mecanismo de seleção natural que os cientistas geralmente tendiam a aceitar mais para explicar a evolução das proteínas das peçonhas desses répteis.

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Quando um cobra peçonhenta ataca uma presa, e inocula sua peçonha, o animal alvo passa por uma série de reações bioquímicas, sendo que estas precisam surtir um efeito rápido para evitar fugas ou contra-ataques letais à cobra. Porém, muitas cobras produzem uma peçonha exageradamente tóxica, com algumas espécies carregando peçonha suficiente para matar acima de milhares de ratos de laboratório. Ou seja, existem componentes demais nessa peçonha meio que desnecessários para que apenas a seleção natural explique sua ocorrência evolucionária.

Aqui, então, entra a deriva genética, algo que por um bom tempo foi desprezado como uma hipótese pouco plausível. Um principal contra-argumento são espécies de presas que desenvolveram resistência contra essas toxinas, o que fomentaria o surgimento de peçonhas mais poderosas. Porém, não são uma regra, e a hipótese da deriva genética (fatores não-benéficos no processo evolucionário) nunca tinha sido realmente testada na prática.

Basicamente, existe uma competição entre a deriva genética e a seleção natural, a qual atual em um papel central no processo evolucionário. Enquanto mutações não-benéficas frequentemente prevalecem em pequenas populações por pura chance, mutações que atravessam grandes populações geralmente conferem uma vantagem seletiva. Em pequenas populações, a deriva genética pode ter efeito significativo, levando até mesmo à especiação. Em grandes populações, no entanto, fatores aleatórios do tipo são tipicamente considerados fracos quando comparados com a seleção natural.

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Estudando geneticamente e comparativamente as espécies irmãs - Taiwan habu (Protobothrops mucrosquamatus) e a Sakishima habu (Protobothrops elegans) -, as quais se separaram na linha evolucionária há 2,9 milhões de anos e com a primeira possuindo um sofisticado sistema de peçonha, os pesquisadores mostraram agora que tanto as seleções positivas quanto a deriva genética possuem um papel central na rápida sequência de mudanças vistas nos genes de peçonha, sendo que as mais abundantes proteínas desses coquetéis venenosos experienciaram uma mais forte deriva.


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Em especial, os autores mostraram que os genes responsáveis pela produção de peçonha não mutavam mais rápido quando comparado com outros genes dessas cobras, sugerindo que tanto a deriva genética e a seleção natural são, de fato, as maiores forças em conjunto por trás da evolução das proteínas tóxicas, pelo menos para explicar a rápida evolução vista nessas peçonhas.

Basicamente, as cobras passam genes favoráveis à produção de proteínas da peçonha altamente eficientes em causar sérios danos/paralisias nas presas para os descendentes (seleção positiva), mas como essas proteínas muitas vezes são muito letais, acabam também mascarando a passagem de genes que podem até mesmo representar prejuízo para a peçonha desses animais (deriva). Com isso, o material genético acaba testemunhando um processo evolucionário bem intenso, pela acumulação de vários genes ativos, benéficos e não-benéficos.

Os pesquisadores esperam outros estudos com diferentes espécies de cobras para comparar os resultados e verificar se tal processo conjunto é dominante em outras populações. É possível que a deriva genética e a seleção positiva possam explicar a evolução até mesmo de todos os organismos peçonhentos que empregam secreções proteicas.

Entender esses mecanismos evolucionários pode ajudar na produção de soros antiofídicos mais eficientes e no melhor entendimento da ecologia das cobras.

Publicação do estudo: Academic Oup

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Deriva genética marcando o processo evolucionário da peçonha de cobras Deriva genética marcando o processo evolucionário da peçonha de cobras Reviewed by Saber Atualizado on novembro 13, 2017 Rating: 5

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