E se um gene de um inseto se insinuasse diretamente em seu DNA? E se mais de cem genes de bactérias fizessem? Isso faria de você algum tipo de horrível frankeintein-humano? Na verdade não. Isso faria de você exatamente o que você é hoje.
DNA Alienígena pode chgar à terra e se incorporar a outro se vivo. Acontece que os genes são capazes de saltar de um organismo para uma espécie completamente diferente. Esses genes não apenas saltam, mas quando pousam em um novo hospedeiro, podem ativamente alterá-lo. Isso pode dar novas habilidades às espécies hospedeiras, enviando-as para um novo caminho evolutivo. Até os seres humanos abrigam genes alienígenas, e parece que eles moldaram nossa evolução.
Os pais passam o DNA em seus filhos (Crédito: Jacopin / BSIP / SPL)
Os genes precisam continuar copiando-se em novos hospedeiros, ou eles serão destruídos quando o hospedeiro atual morre. O caminho habitual é passar direto pelas gerações. Quando você tem filhos, você passa alguns dos seus genes para eles, e assim esses genes encontram um novo hospedeiro.
Às vezes, os genes são alterados ao longo do caminho. Essas alterações, conhecidas como mutações, ajudam a garantir que os filhos sejam diferentes de seus pais.
Ao longo de muitas gerações, mutações suficientes podem se acumular para criar uma espécie totalmente nova – e, a longo prazo, toda a diversidade do mundo natural.
Em Sobre a Origem das Espécies , Charles Darwin expôs como esse processo de evolução funciona. Ele desenhou um esboço de uma árvore ramificada , onde cada novo galho era uma nova espécie nascida de mutações acumuladas. Isso é o que os biólogos chamam de “árvore da vida”.
Mas há outra maneira de os genes encontrarem um novo hospedeiro. Às vezes, um gene pode pular diretamente de um organismo para outro, que pode pertencer a uma espécie completamente diferente. Este processo é chamado de transferência horizontal de genes.
A árvore da vida
Isso significa que a imagem de Darwin da árvore da vida não está correta. Se os genes podem pular entre organismos que estão em diferentes ramos da árvore, temos que desenhar linhas ligando esses ramos separados.
Seu DNA controla como seu corpo se desenvolve (Crédito: Maurizio de Angelis / SPL)
Como resultado, a árvore se torna uma rede complicada de galhos e galhos, todos juntos. “O grau de transferência horizontal de genes que estamos descobrindo significa que a árvore da vida se parece um pouco com um figo que está estrangulando“, diz Alastair Crisp, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.
Dito isso, essas transferências de genes são raras. Isso porque qualquer gene que tente se mudar para um novo organismo enfrenta muitas barreiras.
Imagine um gene desonesto, uma fita solta de DNA, tentando entrar em um pombo. Primeiro, tem que entrar em uma das células do pombo intactas. Então a maquinaria celular pode incorporá-lo no DNA da célula.
O DNA é empacotado em pacotes chamados cromossomos (Crédito: Maurizio de Angelis / SPL)
Isso é um monte de “Se..”
Mas o gene realmente enfrenta um desafio maior do que isso. Se for para ser transferida para a descendência do pombo, e tiver uma chance de sobrevivência a longo prazo, ela deve entrar em um óvulo ou espermatozóide, ou em um embrião inicial. Estes estão enterrados no fundo do corpo do pombo.
Mesmo se o gene entrar em um embrião, o embrião ainda tem que sobreviver até a idade adulta e se reproduzir, passando o gene adiante. Só então o gene tem a chance de se espalhar para a população em geral.
Isso é um monte de (E Se…?), então não é fácil para um gene saltante se estabelecer no DNA de outro animal. Mas se as espécies viverem juntas por tempo suficiente, os genes podem começar a se mover.
Uma vespa parasitóide injetando seus ovos em uma lagarta (Crédito: Visuals Unlimited / SPL)
Alguns genes levam a sério. Os cientistas rastrearam alguns genes de um vírus que primeiro pulou em vespas parasitóides chamadas braconídeos e depois na presa das vespas: lagartas.
O DNA do vírus migrou pra as minúsculas vespas parasitóides cerca de 100 milhões de anos atrás . Não foi apenas um ou dois genes dispersos: quase todo o genoma do vírus foi incorporado ao DNA da vespa.
Muito ocasionalmente, uma lagarta sobrevive a um encontro com vespas
As vespas braconídeos depositam seus ovos dentro dos filhotes de outros insetos, como lagartas. Os jovens eclodem dentro das lagartas e os comem por dentro. Uma vez que estão maduros o suficiente, eles saem da lagarta morta.
As vespas evoluíram para fazer uso dos genes virais. Cada fêmea produz partículas semelhantes a vírus, que ela injeta em uma lagarta junto com seus ovos .
Essas partículas incapacitam o sistema imunológico da lagarta, mais ou menos como o HIV em humanos. Isso permite que a prole da vespa fuja da lagarta. Mas muito ocasionalmente, uma lagarta sobrevive a um encontro com vespas.
Uma lagarta alvo de uma vespa parasitóide encontra um final pegajoso (Crédito: PREMAPHOTOS / NPL)
“Uma característica interessante é quando o desenvolvimento da vespa dentro da larva falha por algum motivo“, diz Michael Strand, da Universidade da Geórgia, em Atenas. “Muitas dessas vespas atacam insetos que não são hospedeiros ideais para eles“.
Essas lagartas sortudas podem às vezes se desenvolver normalmente e se transformar em borboletas adultas. Mas nem sempre conseguem se livrar dos genes virais da vespa.
Alguns saltos genéticos podem ter ramificações enormes
“Ocasionalmente, um gene viral é transferido para uma mariposa ou uma borboleta e está lá“, diz Strand. “É como se escapasse da vespa e do vírus, literalmente mudando as populações hospedeiras“.
Isso ilustra um ponto chave: os genes transferidos às vezes são apenas para o passeio. Anfitriões de vespas têm um uso para seus genes virais, mas os hospedeiros de lagarta podem não obter nenhum benefício.
“Há muitos eventos de transferência, a maioria dos quais não têm significado adaptativo que qualquer um conhece“, diz Strand.
Dito isto, alguns saltos genéticos podem ter ramificações enormes. Um gene de salto de espécie codifica armas letais.
Em um estudo de 2014, uma equipe liderada por Seth Bordenstein, da Universidade Vanderbilt, em Nashville, Tennessee, encontrou um gene em um vírus que não deveria estar lá.
Vírus se reproduzem invadindo células (Crédito: Carol & Mike Werner / Visuals Unlimited / SPL)
Novos vírus saem da célula e podem infectar mais vítimas
Vírus são minúsculos pacotes de informação genética encapsulados em uma concha microscópica. Eles são tão simples que nem conseguem se replicar. Em vez disso, eles devem infectar um organismo que tenha as ferramentas de que precisam.
Um vírus entrará em uma célula viva e fará milhares ou milhões de cópias de si mesmo. Esses novos vírus, em seguida, explodem da célula e podem infectar mais vítimas.
O grupo de Bordenstein estudava a forma como um vírus em particular destrói as paredes celulares das bactérias para infectá-las. Eles descobriram que o gene que o vírus usou para fazer isso se espalhou para outras formas de vida , incluindo fungos, plantas e insetos.
O gene até se instalou em organismos unicelulares chamados archaea, que vivem nas aberturas de mares profundos e quentes, escuras e ácidas.
Archaea são organismos unicelulares (Crédito: Derek Lovley / Kazem Kashefi / SPL)
É um gene com uma função universal
“Nossa teoria é que esse tipo de transferência é provavelmente muito mais comum do que pensávamos. Esta pode ser a ponta do iceberg para entender as transferências através da árvore da vida. diz Bordenstein.”
O grupo realizou uma série de experimentos para verificar se os organismos não haviam simplesmente desenvolvido o gene de forma independente.
Está claro porque esse gene é tão popular. “Um gene antibacteriano parece, obviamente, algo que poderia atravessar os domínios da vida e se espalhar facilmente“, diz Bordenstein. “É um gene com uma função universal em todos os organismos: competir com bactérias“.
Em vez disso, ironicamente, esse gene que é usado para destruir bactérias veio originalmente de bactérias.
O gene codifica uma molécula complexa chamada lisozima, que quimicamente enfraquece as paredes das células. Bactérias usam lisozimas, com moderação, quando se dividem em duas novas células.
Lisozimas como esta podem quebrar as paredes das células bacterianas (Crédito: Laguna Design / SPL)
Outro gene pode ter influenciado profundamente a evolução do novo hospedeiro
Mas quando outros organismos se apoderaram do gene, descobriram que era ainda mais útil. Eles usaram para fazer lisozima suficiente para fazer as bactérias explodirem.
Até mesmo os humanos têm um gene para lisozima, que secretamos em lágrimas, muco e leite. No entanto, não está claro se esse gene também veio de bactérias ou se é algo que evoluímos para nós mesmos. “A ciência ainda não existe“, diz Bordenstein.
Independentemente disso, o gene da lisozima, evidentemente, mudou muitos organismos. Mas isso só fez uma mudança, dando-lhes uma habilidade extra. Outro gene pode ter ido mais longe e influenciado profundamente a evolução do novo hospedeiro.
Batata-doce é naturalmente geneticamente modificada (Crédito: Nature Production / NPL)
Em maio de 2015, surgiu que um único gene bacteriano havia pulado para o genoma da batata-doce por volta de 10.000 anos atrás . Isso pode estar de alguma forma ligado à domesticação de batata-doce de nossos ancestrais.
Ela causa crescimentos anormais chamados galhas
O professor Jan Kreuze , do Centro Internacional da Batata, em Lima, Peru, e seus colegas estavam estudando como a batata-doce evita as infecções virais.
“Enquanto eu procurava meus dados, encontrei esses genes que realmente vieram de bactérias”Quando olhei um pouco mais de perto, vi que eram genes geralmente encontrados apenas em Agrobacterium .” diz Kreuze.
Agrobacterium é uma bactéria comum que causa doenças nas plantas. Causa crescimentos anormais chamados galhas, que são visíveis como inchaços irregulares nos troncos das árvores. Para isso, transfere seu próprio DNA para o hospedeiro da planta.
Uma planta de crisântemo infectada pela Agrobacterium (Crédito: Visuals Unlimited / NPL)
“Em algum momento, a Agrobacterium deve ter infectado uma batata-doce ancestral”, diz Kreuze. “Essas células que foram infectadas e transgênicas podem ter formado uma galha. Mas elas também geraram uma nova planta, que foi então capaz de transferir esses genes da Agrobacterium para a próxima geração”.
Talvez os genes de alguma forma ajudassem a tornar as batatas doces saborosas
Seu grupo testou quase 300 tipos de batata-doce moderna, e todos eles tinham genes da Agrobacterium .
Esses genes não são encontrados em nenhum dos parentes selvagens da batata-doce. Então Kreuze acha que eles estão ligados à domesticação da planta. “Por que mais você os acharia presentes em todas as variedades domesticadas, mas não nas selvagens?”
Talvez os genes de alguma forma ajudassem a tornar as batatas doces saborosas. Mas por enquanto não sabemos com certeza que Kreuze está certo. “Não é uma prova”, diz ele. “Correlação não é causalidade”.
DNA pode passar de uma espécie para outra (Crédito: Maurizio de Angelis / SPL)
Mesmo que os genes da Agrobacterium realmente contribuíssem para a domesticação da batata doce, os genes transferidos nunca podem ser tão importantes quanto os transmitidos dos genitores para os descendentes.
Pelo menos para organismos complexos como animais e plantas, os pais ainda são a fonte mais importante de informação genética. Entre os organismos multicelulares em particular, a transferência horizontal de genes é a exceção e não a regra.
Em outras palavras, esses genes são muito poucos em comparação com os que desenvolvemos para nós mesmos. Mas mesmo em humanos, genes transferidos horizontalmente podem ser encontrados e em números surpreendentemente grandes.
Estes genes de outros organismos estão produzindo proteínas que são úteis para nós
Em 2015, Crisp e seus colegas descobriram que existem cerca de 145 genes alienígenas aninhados no genoma humano . Eles parecem ter chegado recentemente de plantas, animais, fungos e bactérias.
A transferência horizontal de genes está “sendo detectada cada vez mais”, diz Kreuze. “Tem sido uma parte importante da evolução de diferentes espécies em todo o planeta, incluindo nós mesmos.”
Os genes encontrados por Crisp não são apenas para o passeio: eles são ativos. “Esses genes de outros organismos estão produzindo proteínas que são úteis para nós”, diz Crisp. “É por isso que esses genes podem persistir”.
Alguns dos genes estão envolvidos na determinação do nosso tipo sanguíneo, enquanto outros são importantes no metabolismo. Mas há outros que realizam trabalhos ainda mais íntimos.
O retrovírus humano HERV-K (bolhas vermelhas) e suas células hospedeiras (Crédito: Dr Klaus Boller / SPL)
Nos primeiros dias de sua vida, você pode estar produzindo cópias de um dos vírus mais recentes para integrar em nosso genoma.
O vírus HERV-K infectou humanos há cerca de 200.000 anos, na época da origem de nossa espécie . No entanto, ele havia infectado primatas há muito tempo e entrou em nossos ancestrais muitas vezes.
HERV-K poderia estar protegendo o embrião de infecções de vírus
Nem todo mundo tem isso. Mas naqueles que o fazem, parece desempenhar um papel no desenvolvimento inicial dos embriões.
Edward Grow, da Universidade de Stanford, na Califórnia, e seus colegas estudaram embriões de FIV não utilizados. Eles descobriram que os genes HERV-K foram ativados por um curto período de tempo após a fertilização do óvulo , mas antes que o embrião se implante na parede do útero da mãe.
Não está claro o que os genes virais estão fazendo, mas uma idéia é proteger o embrião de outros vírus.
“Estamos sendo infectados por eles o tempo todo”, diz Grow. “O HERV-K poderia estar protegendo o embrião de infecções por vírus expressos em outras células ou novas infecções virais”.
Os genes virais também parecem ser cruciais no próximo estágio da gravidez.
Fetos em desenvolvimento devem ser protegidos de substâncias químicas nocivas (Crédito: Edelmann / SPL)
Um dos grandes problemas em dar à luz a viver jovem, como nós, é controlar o que entra no feto enquanto ele está se desenvolvendo. A mãe precisa enviar os nutrientes do feto e oxigênio, mas não substâncias químicas nocivas.
Genes de vírus moldarazm nossa evolução
Nos seres humanos e em outros mamíferos, a mãe usa um órgão chamado placenta para compartilhar substâncias químicas úteis com o feto. A placenta tem uma camada especial chamada sinciciotrofoblasto, composta de células fundidas, que atua como uma barreira protetora para o feto.
Em 1999, surgiu que o sinciciotrofoblasto expressa genes virais que nossos ancestrais captaram há mais de 45 milhões de anos . Um desses genes codifica uma proteína chamada sincicina, que ajuda as células a se fundirem.
Claramente, genes de vírus moldaram nossa evolução.
Até mesmo o genoma humano contém DNA de outras espécies (Crédito: James King-Homes / SPL)
“Há uma enorme nuvem de informação genética sobre vírus, que está chovendo e nos modificando. Não é apenas transmitir informações de um hospedeiro para outro, mas na verdade está originando novidades.” Diz Luis Villarreal, da Universidade da Califórnia, em Irvine, nos EUA.
Nossas relações com as outras formas de vida na Terra são muito mais próximas do que pensávamos
Tudo, de vírus a insetos, nos deu genes, e esses genes mudaram a maneira como nossos corpos funcionam e nos ajudaram a evoluir. Até nossos primos mais distantes estiveram envolvidos na evolução de nossa espécie.
A transferência horizontal de genes nos diz que nossos relacionamentos com as outras formas de vida na Terra estão muito mais próximos do que pensávamos. Por mais diferentes que um organismo possa ser, parece que seus genes podem ser notavelmente úteis para nós.
Estamos apenas começando a descobrir quantos genes alienígenas nós temos e o que eles estão fazendo por nós.
Fontes: bbc.com
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