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Traduzindo: “How Simple Can Life Get? It’s Complicated”

O micróbio Escherichia coli tem apenas 4.100 genes codificadores de proteínas. Cientistas descobriram, ao sistematicamente desligar estes genes um por um, que só 302 são essenciais para sua sobrevivência. Imagem: Manfred Rohde/Agence France-Presse — Getty Images.

O micróbio Escherichia coli tem apenas 4.100 genes codificadores de proteínas. Cientistas descobriram, ao sistematicamente desligar estes genes um por um, que só 302 são essenciais para sua sobrevivência. Imagem: Manfred Rohde/Agence France-Presse — Getty Images.

O quanto a vida pode ser simples? É complicado

Por Carl Zimmer.

No espetáculo da vida, somos geneticamente abundantes. O genoma humano contém cerca de 20 mil genes codificadores de proteínas. Muitas outras espécies sobrevivem com bem menos. O micróbio intestinal Escherichia coli, por exemplo, tem apenas 4.100 genes.

Os cientistas se perguntam há muito tempo o quanto a vida pode ser desnudada e ainda continuar viva. Haveria uma essência genética da vida? A resposta parece ser a de que a verdadeira essência da vida não é um punhado de genes, mas a coexistência.

E. coli tem menos genes do que nós, em parte porque tem menos funções para realizar. Ela não tem que construir um cérebro ou estômago, por exemplo. Mas o E. coli é um organismo versátil à sua própria maneira, com genes que o permitem se alimentar de diversos tipos de açúcares, bem como suportar pressões como a fome e o calor.

Em anos recentes, os cientistas desligaram sistematicamente cada gene do E. coli para ver sem os quais ele não pode viver. A maioria dos seus genes se mostra dispensável. Apenas 302 deles provaram ser absolutamente essenciais.

Esses genes essenciais levam consigo as mesmas funções fundamentais que ocorrem nas nossas próprias células, como a de copiar DNA e construir proteínas a partir de genes. Ainda assim, os 302 genes que são essenciais ao E. coli não são o mínimo genoma da vida. Cientistas criaram listas de genes essenciais em outros micróbios e, apesar destas listas se sobreporem, não são idênticas.

Os estudiosos também podem observar a natureza para reconhecer espécies que estão próximas do genoma mínimo.

Em 1969, descobriu-se que um grupo de bactérias causadoras de doenças chamado  Micoplasma tem genomas extraordinariamente pequenos. Uma espécie, o Mycoplasma genitalium, tem apenas 475 genes — um quinto do número do nosso próprio conjunto.

Durante anos, o M. genitalium possuiu o recorde pelo menor genoma. (Os cientistas não permitem vírus neste concurso, pois vírus não crescem e se reproduzem por conta própria.) Porém, recentemente o M. genitalium perdeu a coroa. Hoje, o recordista é um micróbio chamado Tremblaya princeps, que contém apenas 120 genes codificadores de proteínas.

Teríamos finalmente encontrado o genoma mínimo? A resposta, mais uma vez, é não. Mas a razão para isto revela algo intrigante a respeito da vida.

Tremblaya vive em um ambiente específico: o corpo de uma cochonilha-farinhenta. E este animal, por sua vez, depende do Tremblaya para sua sobrevivência.

A única fonte de alimento do inseto é a seiva que suga das árvores. Por conta própria, a cochonilha-farinhenta não consegue sobreviver com esta dieta parca. O Tremblaya transforma a seiva em vitaminas e aminoácidos, que a cochonilha-farinhenta pode utilizar para construir proteínas. Em troca desta alquimia biológica, as cochonilhas-farinhentas dão ao Tremblaya uma fonte de alimento regular e abrigo.

Não é totalmente correto dizer que o Tremblaya fornece esse serviço. Ele precisa de ajuda. Os cientistas sabem há bastante tempo que o Tremblaya contém bolhas misteriosas, e somente em 2001, Carol D. von Dohlen, da Utah State University e seus colegas descobriram que estas bolhas eram uma segunda espécie de bactéria, vivendo dentro do Tremblaya.

A bactéria, denominada de Moranella endobia, tem um genoma próprio. É um genoma minúsculo, com apenas 406 genes, porém maior do que o dobro do genoma do Tremblaya.

Mês passado, no periódico Cell, John McCutcheon da University of Montana e seus pares dissecaram os genes de ambos Tremblaya e Moranella para obter uma noção melhor do que cada um faz. As duas espécies dividem o trabalho envolvido em construir amidoácidos e montá-los em forma de proteínas. Assim como a cochonilha-farinhenta não pode viver sem seus micróbios, os micróbios não vivem sem ter um ao outro.

A pesquisa do Dr. McCutcheon revelou uma história complexa [baroque, no original]. Em algum ponto num passado distante, os ancestrais do Tremblaya infectaram os ancestrais das cochonilhas-farinhentas. Os micróbios deram aos insetos novos poderes metabólicos, permitindo a estes a alimentação por uma substância abundante — a seiva — que a maioria dos demais insetos não queria. Em seu ambiente confortável, o Tremblaya livrou-se da maior parte dos seus genes.

Só depois o Moranella invadiu a cochonilha-farinhenta, e então o Tremblaya. Ele tomou para si parte do trabalho deste último, abrindo o caminho para que o Tremblaya perdesse ainda mais do seu DNA, até que chegou aos meros 120 genes.

Tremblaya e Moranella são as únicas bactérias encontradas em uma cochonilha-farinhenta saudável. Mas o Dr. McCutcheon e seus colegas também encontraram vestígios de micróbios desaparecidos — no DNA do próprio inseto. Alguns de seus genes são mais fortemente relacionados com genes encontrados em bactérias do que com genes observáveis em qualquer animal.

Esta estranha semelhança indica que as cochonilhas-farinhentas já abrigaram outras espécies bacterianas, e alguns dos genes destes micróbios misteriosos acidentalmente acabaram incorporados ao seu próprio DNA.

Seis espécies diferentes aparentemente doaram genes aos insetos. O Dr. McCutcheon e sua equipe suspeitam que o inseto usa alguns desses genes para administrar seus residentes microbianos — talvez usando as proteínas bacterianas para extrair aminoácidos deles, por exemplo.

Estudos como o de McCutcheon demonstram que o conceito de genoma mínimo, apesar de provocativo, é um beco sem saída. A vida não existem no vácuo de um laboratório, onde os cientistas podem retirar genes para chegar a uma pureza platônica. A vida existe em um emaranhado, e as espécies com os menores genomas no mundo sobrevivem apenas porque estão aninhadas na rede da vida.

Fonte: The New York Times

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This entry was posted on 6 de Julho de 2013 by in Biologia and tagged , , , , , , , , , , , , .

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