Como os peixes elétricos foram capazes de desenvolver órgãos elétricos?

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09/07/2022 as 16:26
De olho na Engenharia
Como os peixes elétricos foram capazes de desenvolver órgãos elétricos?

Órgãos elétricos ajudam os peixes elétricos, como a enguia elétrica, a fazer todo tipo de coisas incríveis: eles enviam e recebem sinais semelhantes ao canto dos pássaros, ajudando-os a reconhecer outros peixes elétricos por espécie, sexo e até mesmo indivíduo. Um novo estudo da Science Advances explica como pequenas mudanças genéticas permitiram que peixes elétricos evoluíssem órgãos elétricos. A descoberta também pode ajudar os cientistas a identificar as mutações genéticas por trás de algumas doenças humanas.

A evolução aproveitou uma peculiaridade da genética dos peixes para desenvolver órgãos elétricos. Todos os peixes têm versões duplicadas do mesmo gene que produz minúsculos motores musculares, chamados canais de sódio. Para desenvolver órgãos elétricos, os peixes elétricos desligaram uma duplicata do gene do canal de sódio nos músculos e o ligaram em outras células. Os minúsculos motores que normalmente fazem os músculos se contraírem foram reaproveitados para gerar sinais elétricos e voila! Um novo órgão com algumas capacidades surpreendentes nasceu.

“Isso é emocionante porque podemos ver como uma pequena mudança no gene pode mudar completamente onde é expresso”, disse Harold Zakon, professor de neurociência e biologia integrativa da Universidade do Texas em Austin e autor correspondente do estudo.

No novo artigo, pesquisadores da UT Austin e da Michigan State University descrevem a descoberta de uma pequena seção desse gene do canal de sódio – cerca de 20 letras – que controla se o gene é expresso em qualquer célula. Eles confirmaram que em peixes elétricos, essa região de controle está alterada ou totalmente ausente. E é por isso que um dos dois genes do canal de sódio está desligado nos músculos dos peixes elétricos. Mas as implicações vão muito além da evolução do peixe elétrico.

“Esta região de controle está na maioria dos vertebrados, incluindo humanos”, disse Zakon. “Então, o próximo passo em termos de saúde humana seria examinar essa região em bancos de dados de genes humanos para ver quanta variação existe em pessoas normais e se algumas deleções ou mutações nessa região podem levar a uma expressão reduzida de canais de sódio , o que pode resultar em doença.”

A primeira autora do estudo é Sarah LaPotin, técnica de pesquisa no laboratório de Zakon na época da pesquisa e atualmente doutoranda na Universidade de Utah. Além de Zakon, os outros autores seniores do estudo são Johann Eberhart, professor de biociência molecular na UT Austin, e Jason Gallant, professor associado de biologia integrativa da Michigan State University.

Zakon disse que o gene do canal de sódio tinha que ser desligado no músculo antes que um órgão elétrico pudesse evoluir.

“Se eles ativassem o gene tanto no músculo quanto no órgão elétrico, então todas as coisas novas que estavam acontecendo com os canais de sódio no órgão elétrico também estariam ocorrendo no músculo”, disse Zakon. “Então, era importante isolar a expressão do gene para o órgão elétrico, onde poderia evoluir sem prejudicar o músculo.”

Existem dois grupos de peixes elétricos no mundo – um na África e outro na América do Sul. Os pesquisadores descobriram que os peixes elétricos na África tinham mutações na região de controle, enquanto os peixes elétricos na América do Sul a perderam completamente. Ambos os grupos chegaram à mesma solução para desenvolver um órgão elétrico – perdendo a expressão de um gene de canal de sódio no músculo – embora por dois caminhos diferentes.

“Se você rebobinasse a fita da vida e apertasse o play, ela seria reproduzida da mesma maneira ou encontraria novos caminhos a seguir? A evolução funcionaria da mesma maneira repetidamente?” disse Gallant, que cria os peixes elétricos da América do Sul que foram usados em parte do estudo. “Peixes elétricos nos permitem tentar responder a essa pergunta porque eles desenvolveram repetidamente essas características incríveis. Nós tentamos entender como esses genes de canais de sódio foram repetidamente perdidos em peixes elétricos. Foi realmente um esforço colaborativo .”

Uma das próximas perguntas que os pesquisadores esperam responder é como a região de controle evoluiu para ativar os canais de sódio no órgão elétrico.

Fonte: Engenharia é / Mary Swartz/Johann Eberhart/Universidade do Texas em Austin.