Os genes da girafa dizem por que tem um pesco�o t�o grande

11.� Ano BIOLOGIA - VIII. Evolu��o Biol�gica

Os genes da girafa dizem por que tem um pesco�o t�o grande
18.05.2016 - REUTERS e P�BLICO

Nos �ltimos 15 anos, as girafas registaram um decl�nio de 40% das suas popula��es em �frica, havendo agora cerca de 90.000 animais na natureza.

O genoma da girafa foi sequenciado pela primeira vez, revelando particularidades do seu ADN que explicam como � que o mam�fero mais alto da Terra desenvolveu um extraordin�rio pesco�o comprido. Ser uma girafa n�o � f�cil. Bombear sangue dois metros acima do peito, para o c�rebro, exige um cora��o turbinado e o dobro da press�o arterial de outros mam�feros.

As girafas t�m v�lvulas de seguran�a especiais, que permitem que se baixem para beber �gua e que voltem a levantar-se sem desmaiarem. O seu cora��o evoluiu para ter um ventr�culo esquerdo invulgarmente grande, explica-se ainda num comunicado da Universidade Estadual da Pensilv�nia (EUA), envolvida na sequencia��o do genoma da girafa publicada na edi��o desta semana da revista Nature Communications. H� muito tempo que a configura��o corporal �nica deste animal, que pode chegar aos seis metros de altura, � um quebra-cabe�as para os bi�logos, incluindo Charles Darwin, que se questionou sobre as origens evolutivas da girafa.

Agora, ao comparar o genoma da girafa com o do seu parente mais pr�ximo, o ocapi, de pesco�o curto, e o de outros 40 mam�feros (incluindo vacas, ovelhas, cabras, camelos e humanos), uma equipa de cientistas desvendou parte do quebra-cabe�as ao descobrir mudan�as num pequeno conjunto de genes respons�veis tanto pela forma do corpo como pela circula��o sangu�nea. Isto sugere que o desenvolvimento de um pesco�o comprido e de um cora��o poderoso andaram de m�os dadas, originado por um pequeno n�mero de mudan�as gen�ticas.

Especificando, cerca de 70 genes da girafa apresentam sinais m�ltiplos de adapta��es, refere o comunicado. E mais de metade destes genes d� instru��es de fabrico de prote�nas que se sabe regularem o desenvolvimento e a fisiologia dos sistemas nervoso, cardiovascular e esquel�tico. �H� muitas teorias sobre como o pesco�o das girafas ficou comprido, mas parece que o desenvolvimento do sistema cardiovascular e do sistema esquel�tico evolu�ram em paralelo�, disse um dos autores do trabalho, Morris Agaba, do Instituto Africano para a Ci�ncia e a Tecnologia, na Tanz�nia.

Ao contr�rio das aves com pesco�os compridos, que t�m vertebras adicionais, as girafas possuem as mesmas sete vertebras no pesco�o encontradas em todos os mam�feros, embora estejam grandemente alongadas. O mesmo aconteceu com os ossos das patas das girafas, animais capazes de fazer correrias de 60 quil�metros por hora. �Pelo menos dois genes s�o necess�rios [para se ter ossos t�o grandes] � um gene que especifica a regi�o do esqueleto para crescer e outro gene para estimular o crescimento acrescido�, explicou outro elemento da equipa, Douglas Cavener, da Universidade Estadual da Pensilv�nia, citado no comunicado.

Entre as particularidades gen�ticas, est� ainda um gene que comanda o fabrico de uma mol�cula que serve de receptor para o �cido f�lico, uma vitamina do complexo B necess�ria para o desenvolvimento e crescimento normais. Outro gene est� envolvido no metabolismo dos �cidos gordos vol�teis produzidos pela fermenta��o das plantas ingeridas, �cidos esses que s�o a principal fonte de energia das girafas e de outros animais ruminantes, como as vacas. �A girafa tem uma dieta invulgar � base de folhas de ac�cias e c�psulas de sementes, que s�o altamente nutritivas mas tamb�m t�xicas para outros animais. Os cientistas especulam que os genes respons�veis pela metaboliza��o das folhas das ac�cias podem ter evolu�do na girafa para contornar essa toxicidade�, l�-se tamb�m no comunicado.

Para o trabalho, os cientistas sequenciaram o genoma completo de duas girafas-masai f�meas (Giraffa camelopardalis tippelskirchi, a maior subesp�cie de girafa), uma da reserva Masai Mara no Qu�nia e a outra do jardim zool�gico de Nashville (EUA). Tamb�m o macho ocapi (Okapia johnstoni) utilizado neste trabalho estava nos Estados Unidos.

Um ocapi

�As sequ�ncias gen�ticas do ocapi s�o muito semelhantes com as da girafa, porque ambos divergiram de um antepassado comum h� apenas 11 a 12 milh�es de anos � o que � relativamente recente � escala da evolu��o�, explicou Douglas Cavener, no comunicado. �Apesar desta rela��o evolutiva pr�xima, o ocapi parece-se mais com uma zebra e faltam-lhe a altura imponente da girafa e as capacidades cardiovasculares impressionantes. Por estas duas raz�es, as sequ�ncias do genoma do ocapi s�o uma janela poderosa que utiliz�mos para identificar algumas das mudan�as gen�ticas �nicas da girafa.�

A descoberta dos factores gen�ticos envolvidos no extraordin�rio sistema cardiovascular da girafa tamb�m poder� dar informa��es sobre a sa�de humana, uma vez que estes animais parecem ser capazes de evitar o tipo de danos nos �rg�os muitas vezes encontrados em pessoas com press�o arterial elevada.

No entanto, a quest�o fundamental sobre a raz�o por que � que as girafas evolu�ram de forma a terem pesco�os enormes mant�m-se em aberto. A ideia aparentemente evidente de que foi para atingirem alimentos cada vez mais altos tem sido questionada nos �ltimos 20 anos pela hip�tese concorrente de que, na verdade, isso se deve � selec��o sexual e � competi��o entre machos por parceiras.

�Esperamos que a publica��o do genoma da girafa e das pistas da sua biologia �nica chamem a aten��o para esta esp�cie � luz do decl�nio acentuado das suas popula��es�, alertou Douglas Cavener. �Enquanto a situa��o dos elefantes � o companheiro mais pequeno das girafas na savana africana � recebeu a maior parte das aten��es, as popula��es de girafas sofreram um decl�nio de 40% nos �ltimos 15 anos devido � ca�a furtiva e perda de habitat�, acrescentou o investigador. Segundo a Funda��o para a Conserva��o da Girafa, h� agora cerca de 90.000 girafas em �frica. �A esta taxa de decl�nio, o n�mero de girafas na natureza ir� cair para menos de 10.000 no final deste s�culo�, alerta ainda Douglas Cavener. �Algumas das subesp�cies de girafas j� est�o � beira da extin��o.�

Quarta Maio 18, 2016 22:30 / netxplica.com

Cientistas desvendam porque � que as girafas t�m pesco�os t�o compridos

A selec��o natural precisou de uns 10 milh�es de anos para transformar um herb�voro africano de pesco�o modesto no portento zool�gico que os seres humanos baptizaram de girafa, revela um novo estudo, o qual identificou v�rios dos genes que estariam por tr�s da metamorfose evolutiva do animal.
As altera��es no ADN que podem ter dado �s girafas o seu pesco�o descomunal e o seu cora��o incrivelmente potente, entre outras caracter�sticas, foram descobertas gra�as a uma compara��o entre o genoma do animal e o do seu parente vivo mais pr�ximo, o ocapi, que mede apenas 1,5 m na altura do ombro (enquanto as girafas podem chegar perto de 6 m de altura, com o pesco�o a corresponder a mais de 2 m desse total) e tamb�m vive em �frica.
A equipa de cientistas liderada por Douglas Cavener, da Universidade do Estado da Pensilv�nia (EUA), e Morris Agaba, do Instituto Africano de Ci�ncia e Tecnologia, na Tanz�nia, publicou os resultados na revista cient�fica Nature Communications.
� a primeira vez que os genomas da girafa e do ocapi (ambos com cerca de 3 mil milh�es de pares de "letras" qu�micas, tamanho similar ao do genoma humano) s�o totalmente "soletrados". Os pesquisadores usaram como base de refer�ncia o ADN do boi, j� relativamente bem conhecido, para facilitar a identifica��o de genes das duas esp�cies africanas, que s�o parentas mais distantes dos bovinos.
Al�m de estimar que as linhagens das girafas e dos ocapis divergiram (ou seja, separaram-se evolutivamente) h� 11,5 milh�es de anos, e n�o h� 16 mil milh�es de anos, como se acreditava anteriormente, os cientistas montaram uma lista de genes que a selec��o natural parece ter favorecido de forma espec�fica ao longo da evolu��o das girafas.
Um dos m�todos usados para chegar a esse resultado tira partido do fato de que, no ADN, muta��es podem ser "sin�nimas" ou "n�o sin�nimas". Isso acontece porque a linguagem do c�digo gen�tico � bastante redundante.
Em geral, os genes servem de receita para a produ��o de prote�nas: cada trio de letras de ADN (as letras s�o A, T, C e G) corresponde a um amino�cido, o qual, por sua vez, � o componente b�sico das prote�nas. � nesses trios que est� a redund�ncia: tanto as letras CAA quanto o grupo CAG, por exemplo, servem de receita para a produ��o do mesmo amino�cido, a glutamina. Trocar o A pelo G no final seria um exemplo de muta��o sin�nima, que pode acontecer sem que o organismo a sinta, j� que a prote�na ligada �quele gene n�o muda. Por outro lado, a trinca CAC � o c�digo para outro amino�cido, a histidina - a troca do A pelo C seria uma muta��o n�o sin�nima, que poderia alterar a forma como o organismo funciona.
Foi justamente comparando a taxa desse dois tipos de muta��o nos genomas da girafa e o do ocapi que os cientistas come�aram a criar uma lista dos genes que tiveram modifica��es mais significativas no animal de pesco�o longo e, portanto, provavelmente est�o ligados �s suas caracter�sticas peculiares. Num conjunto de cerca de 70 genes, uma coisa que chamou a aten��o foi um conjunto de trechos de ADN envolvidos, ao mesmo tempo, com o desenvolvimento do esqueleto e do sistema cardiovascular � o que pode indicar que altera��es em alguns desses poucos genes teriam agido de forma conjunta para forjar a anatomia e a fisiologia peculiares das girafas.
Alguns dos genes identificados, por�m, talvez tenham uma fun��o mais espec�fica. � o caso do FGFRL1, �o mais intrigante dos que identificamos�, diz Cavener. Genes dessa fam�lia, segundo outros estudos, est�o ligados a um desenvolvimento mais prolongado das partes do embri�o que s�o precursoras das v�rtebras. E � justamente isso que os embri�es de girafa fazem para ganhar o seu pesco�o longo: em vez de adicionar mais v�rtebras a essa parte do corpo, eles t�m o mesmo n�mero de v�rtebras que os demais mam�feros, s� que as suas s�o maiores.
Outros genes com muta��es exclusivas das girafas, da fam�lia HOX, ajudam a especificar a ac��o de outras mol�culas do organismo em partes do esqueleto - no caso, a coluna e as pernas. �A combina��o dessas altera��es pode ter trazido dois ingredientes necess�rios para a evolu��o do pesco�o e das pernas compridas das girafas�, diz Cavener.
Para tentar confirmar a import�ncia dos genes descobertos pela an�lise para a traject�ria evolutiva peculiar das girafas, os pesquisadores j� chegaram ao pr�ximo passo da pesquisa: modificar o ADN de camundongos de laborat�rio, conferindo-lhes vers�es de determinados genes similares �s do ungulado africano.
Ningu�m espera que isso produza �camundongos-girafa�, obviamente, mas � conceb�vel que tais altera��es tenham um impacto importante no desenvolvimento embrion�rio da coluna vertebral dos roedores, por exemplo, seguindo um padr�o parecido com o do herb�voro pesco�udo, o que daria mais peso �s hip�teses do novo estudo. O projecto deve ser facilitado pelo aparecimento, nos �ltimos tempos, de t�cnicas mais precisas e f�ceis de �edi��o� de ADN.
Tamb�m � poss�vel que a compreens�o dos mecanismos b�sicos do funcionamento do organismo das girafas ajude, no futuro, seres humanos com problemas cardiovasculares, j� que ela parece ser capaz de sobreviver muito bem com uma press�o arterial alt�ssima.

Di�rio Digital
25.05.2016

Quinta Maio 26, 2016 10:01 / netxplica.com

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