Agressividade, docilidade e domesticação: O que o genoma das raposas-vermelhas tem a nos dizer?

Cientistas sequenciam o genoma da raposa-vermelha (Vulpes vulpes) e de linhagens de raposas dóceis e agressivas em busca de regiões do genoma relacionadas a esses comportamentos.

No final da década de 1950, um geneticista russo iniciou um experimento fascinante: buscando entender as bases genéticas da domesticação e o papel do cruzamento seletivo nesse processo, Dmitry Konstantinovich Belyaev produziu inúmeras gerações de raposas em seu laboratório, no Instituto de Citologia e Genética em Novosibirsk, na Antiga União Soviética. Partindo de raposas-vermelhas selvagens (Vulpes vulpes), D. K. Belyaev e outros pesquisadores selecionaram por meio de cruzamento seletivo três populações distintas de raposas. Raposas que apresentavam comportamento dócil em relação aos seres humanos cruzaram entre si, gerando, ao longo de muitas gerações, uma população de raposas dóceis. Raposas agressivas em relação aos humanos cruzaram entre si, gerando uma linhagem de raposas agressivas, enquanto um terceiro grupo cruzou ao acaso, não sendo submetido a cruzamento seletivo. Esse famoso experimento de domesticação de raposas vermelhas está em operação até os dias de hoje, resultando no cruzamento seletivo de mais de 50 gerações de raposas de comportamento dócil, e mais de 40 gerações de raposas de comportamento agressivo (Figura 1).

As raposas são parte da família dos Canídeos, da qual os lobos e cachorros também são parte e apesar de pertencerem a tribos distintas dentro dos Canídeos (Canini e Vulpini), o cão doméstico e a raposa são proximamente aparentados. Por essa razão, os experimentos de domesticação das raposas buscou reproduzir o processo de domesticação do cão doméstico (Canis lupus familiaris) a partir do lobo (Canis lupus lupus). No entanto, as raposas, ao contrário dos cães, provavelmente nunca foram completamente domesticadas. Apesar de as raposas mais dóceis apresentarem comportamento semelhante ao cão doméstico, elas ainda estão longe de se tornarem as nossas melhores amigas. Vários vídeos interessantes a respeito das raposas-vermelhas domesticadas estão disponíveis na internet, mas esse, em particular, vale a pena assistir. (Para saber mais em relação à domesticação dos cães domésticos, leia aqui um outro post do Darwinianas).

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Figura 1: Diagrama do experimento russo de domesticação de raposas-vermelhas. As populações de raposas dóceis, agressivas e que não foram submetidas a cruzamento seletivo serviram de base para experimentos recentes de genômica comparativa, buscando identificar áreas do genoma relacionadas aos diferentes comportamentos selecionados.

Há menos de um mês, cientistas publicaram na Nature Ecology & Evolution o genoma da raposa-vermelha, assim como o sequenciamento do genoma de 10 indivíduos de cada uma das populações experimentais sob diferentes regimes de seleção por cruzamento seletivo (Figura 1), buscando identificar áreas do genoma relacionadas a esse diferentes comportamentos. Em particular, cientistas buscaram identificar áreas relacionadas à agressividade e docilidade em relação a humanos.

Como esperado, em vista do seu parentesco, a comparação entre os genomas do cão e da raposa revelou que a grande parte do genoma da raposa-vermelha tem semelhança clara com o genoma do cão doméstico, com apenas 1% de divergência entre eles. Os cientistas voltaram-se então para as diferenças entre as três populações de raposas-vermelhas, selecionadas com base no comportamento em relação a humanos. Para realizar tal análise, os cientistas compararam a sequência de nucleotídeos no DNA de cada um dos 30 indivíduos cujos genomas foram sequenciados e identificam modificações em pontos específicos, chamadas de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs). Os SNPs são variações na sequência do DNA que afetam apenas um único nucleotídeo.

 

Quando os cientistas analisaram o genoma dos 30 indivíduos das três populações de raposas-vermelhas, eles foram capazes de identificar mais de 8 milhões de SNPs. Ao analisar essas diferenças genéticas, três grupos distintos emergiram dos dados, correspondendo aos três grupos de raposas-vermelhas com comportamentos distintos. Esse resultado sugere que há, ao menos em parte, uma correlação entre o comportamento das raposas-vermelhas e os SNPs identificados no genoma desses indivíduos. Curiosamente, dentre os três grupos, uma maior semelhança é observada entre os indivíduos cruzados ao acaso e aqueles da população agressiva, enquanto aqueles selecionados para docilidade apresentam maior diferenciação genética quando comparados a qualquer outro grupo (Figura 2).

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Figura 2: A análise das diferenças genéticas (SNPs) dos genomas dos 30 indivíduos reflete claramente os três grupos de raposas selecionados para os diferentes comportamentos (tame = dócil; aggressive = agressivo; conventional = não submetidas a cruzamento seletivo). Além disso, os três métodos distintos de análise apontam para uma maior diferenciação genética no grupo selecionado para docilidade. Em (a) os autores apresentam os resultados da análise de componentes principais para as variações observadas. Em (b) os autores apresentam uma análise de neighbor-joining, e em (c) uma análise da estrutura genética da população.  A explicação detalhada desses métodos foge ao objetivo desse post, mas é muito interessante  notar que os três métodos geram, de forma independente, resultados muito semelhantes (Fonte: modificado de Kukekova et al. 2018).

A comparação entre regiões do genoma que acumularam diferenças significativas entre os grupos revelou a presença de 103 áreas no genoma da raposa-vermelha, dentre as quais 45 correspondem a regiões associadas à domesticação no genoma dos cães domésticos. Nessas 103 áreas, um total de 971 genes foram identificados, dentre os quais em torno de 25 genes estão também associados a desordens que afetam a sociabilidade, agressividade e ansiedade em humanos. Em particular, o gene SorCS1 parece estar localizado em uma área sob seleção nessas populações de raposa-vermelha. O gene SorCS1 é membro de uma família de receptores envolvidos no trânsito e na separação intracelular de proteínas. Dentre as proteínas transportadas por SorCS1 estão a neurexina, componente fundamental da conexão entre neurônios nas sinapses, assim como um dos receptores do glutamato, um importante neurotransmissor. Esse achado sugere que a domesticação de raposas-vermelhas pode estar também ligada à plasticidade sináptica,  ou seja, das conexões entre neurônios. Mas, em sua grande parte, as diferenças observadas não foram significativas, ou não foram capazes de diferenciar completamente os comportamentos observados nas diferentes linhagens de raposas-vermelhas.

No entanto, é muito interessante perceber que diversas características físicas e fisiológicas surgiram rapidamente nas raposas-vermelhas selecionadas para docilidade em relação a humanos, apesar de esses animais estarem submetidos apenas a seleção comportamental. Por exemplo, modificação no padrão da pelagem, orelhas caídas e até mesmo vocalização (ou ‘latido’) foram observados entre as raposas da população dócil, sugerindo que a seleção para docilidade provavelmente tem efeitos amplos no genoma, envolvendo várias características. Isso é o que os cientistas chamam de síndrome da domesticação. Para saber mais sobre a síndrome da domesticação, leia aqui um outro post do Darwinianas.

Apesar de o experimento de domesticação das raposas-vermelhas já perdurar por quase 60 anos, a fixação dessas variações observadas no DNA nas distintas linhagens de raposa-vermelha não pode ser observada no genoma dos 30 indivíduos estudados. Isso significa dizer que ainda há uma quantidade significativa de variação no genoma desses animais, e talvez essas variações dificultem a identificação mais precisa de genes envolvidos nos comportamentos de agressividade e docilidade. Os mecanismos responsáveis por prevenir a completa fixação dessas variações são muitos, mas sugerem, possivelmente, a participação de vários genes em comportamentos complexos, tais como agressividade ou docilidade. É possível imaginar também que as variações observadas podem contribuir para pequenas modificações comportamentais, e apenas o acúmulo de muitas dessas pequenas variações possa levar a um efeito claro no comportamento.

Talvez a busca por ‘genes associados a comportamentos complexos’ seja como a eterna busca frustrada da raposa pelas uvas madurinhas da fábula de Jean de La Fontaine. Uma busca inalcançável, pelo menos até o momento.

Ana Almeida

Para saber mais:

 

Trut, L. et al.  2009. Animal evolution during domestication: the domesticated fox as a model. BioEssays, 31(3): 349-360.

Gopalakrishnan, S. et. al. 2017. The wolf reference genome sequence (Canis lupus lupus) and its implicaitons for Canis spp. population genomics. BMC Genomics, 18:495.

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