Os tardígrados são animais que prosperam em extremos. Também conhecidos como ursos aquáticos ou leitões de musgo, os invertebrados aquáticos e microscópicos podem sobreviver a temperaturas de congelamento e ebulição, bem como às duras condições do espaço exterior. Um tardígrado ressecado pode ser reanimado apenas pela adição de água - até décadas depois. Eles são encontrados em todos os continentes, incluindo a Antártida, e eles vivem em ambientes que vão desde as trincheiras oceânicas mais profundas até os desertos mais quentes até os topos do Himalaia.
Conteúdo Relacionado
- Cromossomos Sexuais Humanos são Swappers de DNA desleixados
- Como a Minúscula Aguarela Sobreviva no Espaço Exterior?
Agora os cientistas descobriram que os tardíprados possuem outra reivindicação extrema à fama: seu genoma contém o DNA mais estranho de qualquer espécie animal conhecida.
Em vez de herdar todos os genes de seus ancestrais, os tardígrados obtêm um sexto da composição genética de plantas, bactérias, fungos e archais não aparentados, relatam pesquisadores na PNAS . O mashup bizarro destaca o fato de que as espécies podem tomar forma de formas muito menos lineares que comumente imaginadas.
“Quando a maioria das pessoas pensa na diversidade da vida e no fluxo de informações genéticas, elas imaginam uma árvore com galhos grandes gerando outras menores, mas sem qualquer conexão entre os membros”, diz o líder do estudo Thomas Boothby, bolsista de pós-doutorado da Life Sciences Research Foundation. a Universidade da Carolina do Norte, Chapel Hill. "Estamos começando a perceber que, em vez da árvore da vida, pode ser mais apropriado pensar na teia da vida."
Boothby voltou-se para o genoma tardigrade na esperança de descobrir os fundamentos mais básicos das estratégias extremas de sobrevivência das criaturas. Para catalogar cada gene, ele e seus colegas primeiro extraíram e sequenciaram muitos fragmentos curtos de DNA de milhares de tardígrados. Usando um programa de computador, eles juntaram essas seqüências para produzir o código em sua totalidade.
"Quando fizemos isso, inicialmente vimos que havia muitos genes que pareciam não ter vindo de animais", diz Boothby. “Nossa reação foi que estragamos algo e devemos ter contaminado nossa amostra.”
Para confirmar, a equipe voltou-se para a reação em cadeia da polimerase, um método que amplifica as regiões-alvo do material genético somente se elas coincidirem com primers específicos. Neste caso, eles queriam ver se eles poderiam amplificar genes de animais e bactérias como unidades únicas, o que só seria possível se eles estivessem fisicamente ligados dentro do mesmo genoma. "Fizemos isso por mais de 100 genes, com 98% de sucesso", diz Boothby.
Convencidos de que a leitura do genoma estava correta, a equipe reconstruiu a ancestralidade evolucionária de sequências genéticas específicas. Isso confirmou que o que se parecia com genes estranhos, na verdade, eram apenas isso, em vez de aparências desenvolvidas pelos próprios tardíprades.
"Os resultados nos disseram muito claramente que os genes que parecem estrangeiros realmente são provenientes de não-animais", diz Boothby.
Tudo dito, os genes tardigrade são feitos de 17, 5 por cento de material estranho. A maioria desses genes estranhos tem origem bacteriana - milhares de espécies são representadas na composição genética do tardigrade. Muitos dos genes são conhecidos ou suspeitos de desempenhar papéis na tolerância ao estresse para seus donos originais.
"Acho que as descobertas são extremamente surpreendentes", diz Andrew Roger, biólogo da Universidade Dalhousie, no Canadá. Que um animal pode adquirir uma proporção tão grande de seus genes de fontes estrangeiras é "incrível e sem precedentes".
Em alguns casos, genes estrangeiros substituíram os tardígrados, enquanto em outros, os tardígrados mantiveram suas próprias versões, mas incorporaram cópias únicas ou múltiplas de uma ou várias espécies de bactérias. "Nós especulamos que este não foi um evento único, mas provavelmente estava em andamento e ainda pode estar acontecendo hoje", diz Boothby.
Os tardígrados chegam a 17, 5% de seus genes de organismos não relacionados. (STEVE GSCHMEISSNER / Livraria Fotográfica / Corbis) Pesquisadores sabem há anos que as bactérias e outros micróbios podem se engajar na transferência horizontal de genes - a troca de material genético entre espécies não relacionadas. Mas só recentemente cientistas começaram a perceber que esse método de desenvolvimento genético também pode ocorrer em animais.
Comparado aos tardígrados, os genomas de outros animais, incluindo humanos, contêm muito pouco material estranho. Até agora, rotíferos - outro animal aquático microscópico - detinha o recorde de 8% a 9%. Para os tardígrados e rotíferos, a forte dose de genes estranhos provavelmente desempenha um papel significativo em conferir-lhes habilidades superiores de sobrevivência.
"Se eles podem adquirir DNA de organismos que já vivem em ambientes estressantes, eles podem ser capazes de pegar alguns dos mesmos truques", diz Boothby. Mas precisamente como os tardígrados conseguiram reunir tanto material genético estrangeiro permanece desconhecido.
Boothby e seus colegas suspeitam que a capacidade dos animais de secar e reanimar pode ter um papel importante. Quando tardígrados dessecam, seus genomas se fragmentam. Depois que o líquido vivificante as restaura, as membranas que cercam suas células permanecem vazadas por algum tempo e, à medida que as células trabalham rapidamente para reparar seus próprios genomas, elas podem acidentalmente trabalhar em algum DNA do ambiente.
"Este artigo confirma a importância do estudo de todo o genoma, aqui aplicado a um modelo animal incomum, mas muito interessante e muitas vezes negligenciado", diz Roberto Bertolani, zoólogo evolucionário da Universidade de Modena e Reggio Emilia, na Itália.
"Um ponto interessante que os autores fazem é a possível relação entre a dessecação, o vazamento de membranas e as quebras de DNA que podem predispor esses animais a incorporar e integrar muitos genes estranhos".
Por enquanto, isso é apenas uma hipótese, então Boothby planeja investigar essa e outras questões remanescentes. Seu trabalho com essa criatura extrema pode até dar aos humanos uma melhor chance de sobrevivência: estudar genes tardígrados pode um dia ajudar no desenvolvimento de fármacos e vacinas que não precisam mais ser mantidos no gelo e, em vez disso, podem ser ressecados e reanimados no local. clínica rural ou zona de crise.
