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Entomologistas da Universidade de Maryland descobriram que falta aos mosquitos um gene crítico para a sobrevivência de outros insetos: o gene responsável por organizar corretamente os corpos segmentados dos insetos. Os pesquisadores também descobriram que um gene relacionado evoluiu para assumir a função do gene ausente. Embora estudos de laboratório tenham mostrado que genes semelhantes podem ser projetados para substituir uns aos outros, esta é a primeira vez que os cientistas identificaram um gene que evoluiu naturalmente para desempenhar a mesma função crítica que um gene relacionado muito depois dos dois. genes divergiram por diferentes caminhos evolutivos. .
O trabalho enfatiza a importância do cuidado em estudos genéticos que usam modelos de animais para tirar conclusões sobre diferentes espécies. Também aponta para um novo caminho potencial para a investigação de estratégias muito específicas de controle de mosquitos. O estudo de pesquisa foi publicado na edição de 30 de setembro de 2020 da revista. Biologia das comunicações.
“Cada artrópode tem um plano corporal segmentado. E você poderia pensar que ele se desenvolve da mesma maneira em todos eles. Mas o que descobrimos é que não”, disse Alys Jarvela, pós-doutoranda associada no Departamento de Entomologia da UMD e no autor principal do estudo. “Aprendemos muito em biologia estudando um processo em um organismo modelo e presumindo que funciona essencialmente da mesma maneira, usando os mesmos genes, em outros organismos. Essa ainda é uma abordagem extremamente útil. Mas agora sabemos que também existe a possibilidade de as substituições de genes são feitas na natureza. “
Jarvela descobriu o gene que faltava nos mosquitos por acidente. Ela estava estudando os grilos e tentando comparar suas amostras genéticas, comparando as sequências genéticas dos grilos com as de outros insetos. Ela estava especificamente interessada em um gene chamado pareado, um dos poucos genes que orienta o padrão de partes repetidas em animais segmentados como insetos. Estudos de laboratório mostraram que, quando o emparelhamento é eliminado ou silenciado nas moscas-das-frutas, todos os outros segmentos do corpo do inseto não se desenvolvem e não sobrevivem.
“Eu estava apenas tentando encontrar a versão pareada do mosquito para usar como referência e não consegui encontrar”, disse Jarvela.
Quando ele pesquisou todos os bancos de dados de genoma de mosquitos disponíveis publicamente em busca de correspondências, ele descobriu que eles estavam faltando em todas as espécies de mosquitos representadas. “Uma vez que aceitamos que o gene estava realmente ausente, pensamos que era um mistério bastante selvagem e imediatamente mudamos de marcha para satisfazer nossa curiosidade”, disse Jarvela.
A equipe de Jarvela pesquisou os genomas de espécies de mosca intimamente relacionadas aos mosquitos e descobriu que todas continham o gene pareado. Isso indicou que a perda do par é um evento evolucionário recente que ocorreu apenas em mosquitos. Ficou claro para os pesquisadores que algum outro gene nos mosquitos deve estar desempenhando a mesma função do emparelhamento em outros insetos.
Eles encontraram pistas que sugerem qual gene pode estar envolvido em um experimento de 1996 com moscas-das-frutas. Nesse estudo, os cientistas eliminaram o emparelhamento e substituíram-no por um gene intimamente relacionado chamado groselha, que normalmente desempenha um papel diferente mais tarde no desenvolvimento. Esse foi um experimento de alta engenharia, mas mostrou que quando a groselha era manipulada para se expressar no momento certo durante o desenvolvimento, as moscas da fruta sem o gene pareado desenvolveram segmentos alternados normais e sobreviveram.
Para descobrir se a groselha tinha evoluído naturalmente como substituto de mosquitos emparelhados, Jarvela e sua equipe usaram o CRISPR para editar a groselha de uma espécie de mosquito chamado Anopheles stephensi. Os embriões mutantes do mosquito pareciam embriões de mosca-das-frutas de laboratório que haviam sido pareados e nocauteados.
“Este trabalho mostra que mesmo quando espécies diferentes compartilham um traço ou característica, os mecanismos genéticos subjacentes a esse traço compartilhado podem ser diferentes”, disse Leslie Pick, professor e presidente do Departamento de Entomologia da UMD e principal autor do estudo. “No caso relatado neste artigo, a segmentação ainda ocorre apesar da perda de um gene que pensávamos ser essencial. Nossos próximos passos serão procurar exemplos adicionais de variação nas redes regulatórias de genes em insetos e tentar determinar como isso ocorre. religação genética na natureza. “
Jarvela também está interessado em investigar outros aspectos do desenvolvimento do mosquito que podem ser afetados pela perda do gene pareado. Além de controlar a segmentação, que é crítica para a sobrevivência, o acasalamento influencia a fertilidade masculina em moscas-das-frutas.
“Isso significa que genes diferentes provavelmente regulam a fertilidade masculina em mosquitos e podem ser exclusivos do mosquito, o que pode fornecer uma maneira poderosa de controlar os mosquitos sem prejudicar outros insetos, como borboletas e abelhas”, disse Jarvela.
Fonte da história:
materiais fornecido por Universidade de Maryland. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
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Traduzido de Science Daily
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