O inverno está aqui: os mortos-vivos do mundo real

Se você faz parte do mundo dos vivos, está em um dos dois grupos: ou está discutindo possíveis teorias para o final da série de televisão “Game of Thrones”, ou fica completamente perdido nas discussões que misturam intrigas políticas e guerras medievais com criaturas fantásticas como lobos gigantes, corvos de três olhos, dragões, gigantes, crianças da floresta, Os Outros e mortos-vivos. Fã da série ou não, provavelmente já ouviu a frase: “o inverno está chegando” (do inglês “Winter is coming”), representando a aproximação dos mortos-vivos vindos das áreas mais geladas do continente fictício. O quão distante está a ficção do mundo real quando falamos dos mortos-vivos (zumbis) e de seu controle pelos Outros? Continue Lendo “O inverno está aqui: os mortos-vivos do mundo real”

A genética pode ser uma arma política?

Apesar de não ser algo sempre visível para nós, a ciência molda e é moldada pelos interesses de sua época.

Nos dias de hoje fala-se muito em ideologia. Do que se trata? Ideologias são visões de mundo que ajudam a legitimar o estado das coisas vigente — e consequentemente o controle do poder. As ideologias são conjuntos de ideias que reforçam e propagam visões de mundo. Se aceitas largamente, ideologias justificam determinadas condutas. A ideologia que tiver tido mais sucesso em ocupar o imaginário da população dará subsídio para a visão política que a acompanha. Continue Lendo “A genética pode ser uma arma política?”

Uma nova luz sobre o papel da serotonina na herança

Cientistas descobrem que a serotonina está diretamente envolvida em mudanças epigenéticas no DNA, abrindo novos caminhos para o entendimento da relação entre DNA, o comportamento humano, e transtornos psiquiátricos.

Uma das coisas mais fascinantes, para mim, é pensar que dentro da maioria das nossas células, precisamente dentro do núcleo das nossas células diploides, possuímos aproximadamente 2 metros de DNA. Se considerarmos que o corpo humano possui uma média de 50 trilhões de células, cada um(a) de nós carrega diariamente algo em torno de 100 trilhões de metros de DNA, o equivalente a 300 vezes a distância entre a Terra e o Sol, ou a 2,5 milhões de voltas ao redor do globo! Ainda mais interessante é pensar que, em mamíferos, o tamanho do núcleo varia entre 11 e 22µm (um µm é um milionésimo do metro). Como é possível colocarmos tanto DNA dentro de estruturas tão pequenas como o núcleo celular?

A principal estratégia que evoluiu em nossas células para compactar os 2 metros de DNA dentro do núcleo é enrolá-lo em proteínas, e as principais proteínas utilizadas por células nucleadas, tais como as nossas, são as histonas. Pares de histonas H2A, H2B, H3 e H4 se unem para formar o cerne da estrutura primária de compactação do nosso DNA, o nucleossoma (Figura 1). O DNA dá aproximadamente duas voltas em torno desse conjunto de histonas, e cada núcleo possui centenas de milhares de nucleossomas. Essa é apenas a primeira etapa de compactação do DNA dentro do núcleo celular. Veja aqui mais detalhes a respeito de outras estratégias que evoluíram em nossas células para compactar o DNA.

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Figura 1 – Estrutura do nucleossoma. Histonas H2A, H2B, H3 e H4 compõe o centro do nucleossomo, ao redor do qual o DNA dá duas voltas. [Fonte: Modificado de Richard Wheeler (Zephyris) – English Wikipedia, CC BY-SA 3.0].
Mas as histonas não estão apenas no cerne dos nossos nucleossomas. Desde o início da década de 1950, a íntima relação das histonas com o DNA sugeriu um papel importante  dessas proteínas na modificação de certas propriedades do DNA. Quatorze anos mais tarde, Allfrey e colaboradores sugeriram pela primeira vez que modificações químicas das histonas, como acetilação e metilação, eram possíveis mecanismos pelos quais essas proteínas influenciavam propriedades do DNA, facilitando ou interferindo no acesso ao DNA pela maquinaria celular. Hoje sabemos que essas proteínas são importantes componentes dos mecanismos envolvidos no que chamamos de herança epigenética. Herança epigenética é qualquer herança que não envolve mudanças na sequência de nucleotídeos do DNA, e sim na forma como o organismo utiliza a informação genética ali presente. Na herança epigenética herdamos padrões de expressão gênica. Isso explica, por exemplo, como a partir do mesmo DNA presente em todas as nossas células, produzimos os mais de 200 tipos celulares distintos que compõem o nosso corpo.

Hoje conhecemos diversos mecanismos de herança epigenética, dentre os quais a modificação das histonas é um dos principais. Nas últimas décadas, começamos a entender o papel desses mecanismos na saúde e na doença. Por exemplo, hoje sabemos que a desregulação epigenética é uma característica comum em vários tipos de câncer, e a possibilidade de modificar os padrões de herança epigenética abre novas oportunidades de tratamento. Sabemos também que alterações epigenéticas estão ligadas ao envelhecimento, a doenças neurodegenerativas e a diabetes, dentre outras doenças.

Um aspecto bastante curioso dos mecanismos de herança epigenética é que eles sofrem influência dos hábitos de vida do organismo. Ou seja, a epigenética provê uma ligação entre os estímulos ambientais aos quais estamos expostos no nosso dia-a-dia e alterações nos padrões de expressão gênica. Um exemplo interessante dessa ligação é a relação entre dieta e longevidade. Hoje acreditamos que a epigenética pode explicar a relação entre o que comemos e o quanto vivemos. Ainda mais curioso é saber que essas alterações epigenéticas podem ser herdadas, mesmo após a remoção do estímulo inicial. Por exemplo, estudos em camundongos sugerem que o condicionamento ao medo, aprendido pelos pais, é herdado na geração seguinte, e a herança desse comportamento aprendido é mediada por modificações nas histonas.

Conhecemos hoje um número significativo de modificações químicas das histonas que influenciam os padrões de expressão gênica, dentre as quais as principais ainda são a metilação e a acetilação. Mas essa semana diversos pesquisadores revelaram uma nova classe de modificações: a serotonilação de histonas, ou seja, a ligação direta entre a serotonina e as histonas. A serotonina é uma molécula fundamental para o funcionamento do sistema nervoso e participa de diversos processos como inibição de comportamentos agressivos, regulação do sono e do apetite. Por muito tempo, a ideia de que a desregulação dos níveis de serotonina estava diretamente ligada a transtornos psiquiátricos, como depressão e ansiedade, foi amplamente aceita pela comunidade médica. No entanto, a relação entre serotonina, depressão e ansiedade não está ainda completamente esclarecida, embora seja inegável que o uso de inibidores seletivos de recaptação de serotonina foi um grande avanço no tratamento desses transtornos. A descoberta de que a serotonina está diretamente envolvida em modificações epigenéticas que resultam em mudanças na utilização do DNA pelas nossas células pode ser a peça que faltava para esse enigma.

A participação da serotonina em mecanismos de herança epigenética não é um fato novo. Já sabemos, por exemplo, que a serotonina é capaz de ativar cascatas de sinalização, mediante ativação do receptor de serotonina, que resultam na remodelação da cromatina, um dos principais mecanismos de herança epigenética (Figura 2a). Serotonilação de proteínas também não é, por si só, um fenômeno novo. Já sabíamos que a serotonina é capaz de se ligar a outras proteínas celulares, alterando o seu funcionamento. Mas essa é a primeira vez que temos evidência de que a serotonina se liga diretamente a histonas, modificando a interação dessas proteínas com o DNA e influenciando os padrões de expressão gênica (Figura 2b). Essa interação ocorre mediante o trânsito de serotonina para o núcleo celular, onde se liga diretamente a histonas (seta, Figura 2b).

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Figura 2 – Papel da serotonina nos mecanismos epigenéticos de (a) remodelação da cromatina e (b) serotonilação de histonas. [Fonte: Modificado de Cervantes & Sassone-Corsi, Nature 2019.
O padrão específico de serotonilação de histonas estudado pelos pesquisadores é observado, de maneira mais significativa, no cérebro e no intestino, dois dos principais órgãos de produção de serotonina no corpo. Os experimentos realizados sugerem também que a serotonilação de histonas leva a um aumento da expressão gênica nas regiões serotoniladas do DNA e que células com histonas mutantes, incapazes de sofrer serotonilação, apresentam padrões distintos de expressão gênica, que resultam em anormalidades na diferenciação celular.

Sem dúvida, ainda temos muito o que aprender a respeito dos mecanismos de herança epigenética e as implicações dessa herança para os processos de saúde e doença. A descoberta da serotonilação de histonas é apenas um exemplo do quanto ainda temos a pesquisar, e quão pouco ainda sabemos sobre a relação entre o nosso comportamento, nossas emoções e modificações epigenéticas.

Como nossas dietas e modos de vida influenciam essa forma de “marcar” o DNA? Como o nosso humor pode influenciar essas “marcações” e como isso pode influenciar o comportamento dos nossos filhos? Qual o papel da serotonilação de histonas nas doenças psiquiátricas? Teremos, agora, uma nova via de tratamento desses transtornos? Que outros efeitos a serotonilação de histonas possui no nosso metabolismo?  Enquanto não temos respostas a todas essas perguntas, sejamos prudentes: tenhamos menos medo e sejamos mais felizes. Talvez assim possamos influenciar positivamente (e epigeneticamente) as futuras gerações!

Ana Almeida

(California State University East Bay)

 

Para saber mais:

Carhart-Harris RL, Nutt DJ. 2017. Serotonin and brain function: a tale of two receptors. J. of Phychopharmacology, 31(9): 1091-1120.

Lacal I, Ventura R. 2018. Epigenetic Inheritance: Concepts, Mechanisms, and Perspectives. Frontiers in Molecular Neuroscience, doi: 10.3389/fnmol.2018.00292.

Lind MI, Spagopoulou F. 2018. Evolutionary consequences of epigenetic inheritance. Heredity, 121: 205-209.

Romanowska J, Joshi A. 2019. From Genotype to Phenotype: Through Chromatin. Genes, 10(2): 76.

Imagem de abertura: AndreaAP96. Wikipedia, CC-BY-SA-4.0.

Da oviparidade à viviparidade… e de volta à oviparidade!

Alguns pequenos lagartos colonizaram a Cordilheira dos Andes e vivem a mais de 4000 metros de altura. Eles pertencem a um gênero chamado Liolaemus, formado por dezenas de espécies que existem apenas no sul da América do Sul (com exceção de uma espécie que habita as praias do estado do Rio de Janeiro, onde é conhecida como lagarto-da-areia).

A grande diversidade de Liolaemus está associada, justamente, ao surgimento da Cordilheira dos Andes. As novas montanhas, que começaram a se formar há 30 milhões de anos, fragmentaram o ambiente em vales, planaltos e picos, onde populações isoladas se adaptaram e formaram novas espécies. Em um caso de radiação evolutiva similar ao que ocorreu em arquipélagos como Galápagos e Havaí, diferentes montanhas foram ocupadas por diferentes espécies de Liolaemus, que se adaptaram independentemente ao frio e à aridez da altitude. Continue Lendo “Da oviparidade à viviparidade… e de volta à oviparidade!”

Os testes de ancestralidade genética diminuem o racismo?

Os testes de ancestralidade têm se tornado cada dia mais acessíveis. A possibilidade de ter nossas origens determinadas cientificamente parece ter um valor social que ultrapassa barreiras culturais.

Nos últimos anos se tornaram virais os vídeos do projeto Momondo, realizado em parceria com a Ancestry.com. O primeiro vídeo do projeto reuniu um grupo de pessoas de diferentes nacionalidades que expressavam orgulho de sua identidade nacional ou étnica, e admitiam possuir preconceitos contra outras nacionalidades. Os vídeos, então, mostraram as reações emotivas desses indivíduos ao descobrir que seu DNA trazia uma combinação de várias nacionalidades das quais eles alegavam não gostar. De modo similar, um vídeo da companhia Mexicana de Aviación oferecia descontos a cidadãos estadunidenses na mesma proporção de sua ancestralidade latina. Muitos deles antes de receberem seu resultado nunca haviam considerado ir ao México, e eram extremamente preconceituosos em relação ao país.

Os vídeos acima são destinados a públicos distintos, e têm agendas políticas muito diferentes. O primeiro é uma mensagem clara pós-Brexit contra uma crescente extrema direita europeia, cada vez mais intolerante e xenofóbica dentro de suas próprias fronteiras. Nesse contexto, ele leva os espectadores a se perguntarem o que significaria para um inglês com uma antipatia afirmada em relação aos alemães descobrir que ele mesmo é geneticamente “25% alemão”. A intolerância aqui combatida não é racial no sentido amplo, mas sim nacionalista. O segundo vídeo mostra estadunidenses loiros de olhos claros com nenhum interesse no país vizinho sendo surpreendidos por terem raízes naquele lugar tão desprezado, e para muitos até digno de uma barreira física de separação. Aqui a mensagem é direta: o que está em seu DNA não é evidente aos olhos, e o muro pode estar dentro de você. Estes são apenas dois exemplos do que pode ser um resultado social positivo dos testes de ancestralidade, pois parece levar à percepção de que todos nós, em alguma escala temporal, somos miscigenados. No entanto, tanto em teoria quanto na prática, existem algumas implicações dos testes de ancestralidade que devem ser consideradas com atenção.

A primeira implicação é relacionada à natureza do próprio teste, que é classificatória e qualitativa, lembrando muito as classificações raciais. O que então mudou? E por que ao mesmo tempo em que a grande maioria dos geneticistas luta diariamente para tentar abolir o uso do conceito de raça na espécie humana, ao menos em termos biológicos, os testes de ancestralidade surgem e ganham força, classificando os indivíduos em europeus, asiáticos, africanos, e nativos americanos? A resposta é simples, mas dificilmente vem descrita nos vídeos ou nas páginas dedicadas aos testes de ancestralidade: a maior parte da variação genética é encontrada dentro dos grupos continentais (africanos, europeus, asiáticos, e nativos americanos), o que é a base teórica usada para desacreditar as bases genéticas por trás do uso de raça (mais detalhes aqui). Existe uma ínfima variação genética que difere os indivíduos dentro de nossa espécie, em torno de 0.1%. As diferenças encontradas entre as populações humanas são nas frequências de alguns marcadores genéticos, e para a realização dos testes de ancestralidade, são usados marcadores selecionados para intensificar essa diferenciação. Ou seja, eu, por exemplo, 100% europeia, assim sou identificada quando estes marcadores escolhidos são comparados com os mesmos de um africano ou asiático; caso qualquer outra parte dos nossos genomas fosse comparada, nenhum de nós poderia ter sua ancestralidade definida com segurança. Vale ressaltar que os genes de pigmentação (que definem cor de pele, olhos e cabelos) estão dentro dessa pequena variação, o que faz muitas vezes essa diferença ser bastante perceptível, embora tenha uma base genética pequena.

A segunda implicação é social. Esquecemos, ao repetir que os testes de ancestralidade podem diminuir o preconceito pois mostrarão que em algum grau somos todos miscigenadas, que a maior parte da população mundial não seria miscigenada ao fazer um teste de ancestralidade, e sim que provavelmente seria 100% asiática (temos mais de 1 bilhão de chineses  e 1 bilhão de indianos no mundo), 100% europeia, ou 100% africana. Neste contexto, os testes de ancestralidade podem levar a uma afirmação dos movimentos de supremacia branca, e assim seriam um instrumento preciso e eficiente de opressão. Existe também, claro, com o refinamento dos testes, a possibilidade de se aferir grupos quase nacionais, o que poderia a levar a nacionalismos exacerbados em algumas partes do mundo.

Pessoalmente, como geneticista, já fui abordada em duas situações, uma por telefone e outra por e-mail, por indivíduos pertencentes a movimentos ligados à supremacia branca no Brasil. Um deles queria usar seu teste de DNA para “provar” que era “europeu puro” em um processo judicial que estava sofrendo por injúria racial. Na sua percepção de mundo, o fato de ser “puro” lhe dava o “direito” de chamar o outro de “híbrido”, em suas palavras. No segundo caso, tratava-se de um cidadão que havia realizado o teste do 23andMe, e seus resultados haviam sugerido ancestralidade 100% europeia, sendo 80% italiana. Com base nisto, ele gostaria de acelerar seu pedido de cidadania, com o argumento de “pureza”. Nenhum país concede cidadania com base em testes de ancestralidade.

Por outro lado, existe um aspecto relativo aos resultados de ancestralidade que é fascinante e engrandecedor. Em sociedades como a nossa, na qual a escravidão persistiu por quatro séculos, trazendo compulsoriamente 4 milhões de africanos para nosso país, sem documentos de entrada e com os poucos registros queimados após a abolição, com o objetivo de apagar esta mácula de nossa história, os testes de ancestralidade são a única maneira de devolver aos afro-brasileiros um pouco da sua história. Com o refinamento étnico-geográfico dos testes atuais , é possível aferir a origem em nível muito detalhado, resgatando o passado queimado pelo governo.

A genética evolutiva humana pode ser uma ferramenta eficiente para a diminuição do racismo de nossa sociedade, mas o caminho provavelmente não será por meio de uma popularização dos testes de ancestralidade, e sim pelo ensino de evolução e diversificação humana. A diminuição do racismo se dará como uma consequência natural do entendimento da história do Homo sapiens, desde seu surgimento na África, diversificação, e migração para os demais continentes. Europeus, asiáticos e nativos americanos nada mais são do que um pequeno ramo da população africana que deixou o continente africano muito recentemente para habitar novos ecossistemas.

Tábita Hünemeier

IB/USP

 

PARA SABER MAIS:

Alondra Nelson (2016) The Social Life of DNA: Race, Reparations, and Reconciliation After the Genome. Beacon Press.

Adam Rutherford (2016) A Brief History of Everyone Who Ever Lived: The Stories in Our Genes. Weidenfeld & Nicolson.

Fonte da imagem

Vida em redes

Já pensou em reduzir sua rede social? Anda por acaso com fobia de likes? Mensagens de sua querida tia-avó nem ainda lidas te deixam em pânico? Tranquilize-se: fiz um grupo de Whatsapp para pessoas como você … e são milhares …

Estamos na era da hiperconectividade. Estar conectado é condição de sobrevivência: tenho amigos que não suportam a ideia de ir a lugares remotos, não por conta do mundo selvagem que irão encontrar, mas por conta da falta de sinal no celular. Algumas horas desconectado e tudo pode acontecer, você pode perder a mensagem de zap mais poderosa do dia, você pode ficar por fora da piada do momento, pior: você pode passar a ser a piada do momento … mais que isso: em um mundo onde seu número de telefone não é segredo para mais ninguém, onde pessoas disfarçadas de empresas, e empresas disfarçadas de pessoas, te enchem de mensagens carinhosamente indesejadas, bulir com os outros passou a ser a regra, o normal do jogo, e querer privacidade virou careta.

Para que tanta conectividade? Chimpanzés mais conectados, com interações sociais com maior número de indivíduos do grupo, têm maior aptidão biológica (conceito que alguns insistem nomear pela palavra inglesa, fitness, que significa, precisamente, aptidão), e jovens babuínos com mães também conectadas sobrevivem mais e melhor. Besouros centrais em uma rede de relações se reproduzem mais que os periféricos, e machos golfinhos centrais na rede de relações do grupo vivem mais. Parece que, afinal, estar bem conectado, ser o centro de um grupo, não é de fato algo muito ruim. Mas entre os animais não humanos estas posições centrais na rede de relações são alvo de disputa física, de jogos de poder nos quais coalizões se formam para a derrubada de um líder. Enfim, em algum momento o sangue vai rolar, as lágrimas vão surgir, e o mais forte vai tomar o poder. Mas e entre nós, humanos? À primeira vista, estes jogos de força bruta ficaram restritos ou à nossa juventude, ou a conflitos entre países e povos, com exércitos armados, um jogo de poder muito institucionalizado e inteiramente abstrato, um tipo de conflito muito distante do que nossos parentes animais costumam fazer.

Sem o confronto direto certificando o vitorioso, o que estrutura nossas redes sociais no dia a dia? Se cada um dos sete bilhões de seres humanos quiser ser o centro das atenções, chamando para si saraivadas de curtidas (que insistem em chamar de likes), milhares de comentários, toneladas de novas amizades e infinitos emoticons, sem que haja nenhuma certificação concreta das habilidades reais dos participantes, corremos o risco de criar redes que refletem apenas esta sede cega por conexão, cujo sentido seria passar adiante toneladas de informação sem sentido (penso aqui nos milhares de youtubers de 12 anos de idade bombando com vídeos de maquiagem, ou receita de gelatinas que, insistem, chamam-se slime).

Mas o que seria afinal uma rede de conexões eficiente? Por exemplo, genes formam redes de interação (gene A ativa gene B, que reprime gene C, que juntamente com o gene E ativam o gene A, e assim por diante) que são estruturadas de tal forma que nem mutações e nem mudanças no ambiente alteram o seu correto funcionamento. Isto é ser uma rede com uma estrutura eficiente: ela é robusta, ela não se altera frente a perturbações, ou seja, ela continua produzindo bons resultados (modulando algum aspecto da fisiologia) mesmo em condições adversas. Pensemos, por exemplo, no que seria uma eficiente rede de museus: seria uma rede tal que, quando um destes museus, por exemplo, o Museu Nacional do Rio de Janeiro, pega fogo, os restantes têm material suficiente para recompor rapidamente a perda. Será que nossas redes são eficientes?

Como podemos, afinal, fazer uma rede social eficiente? Em um estudo recente com várias espécies de primatas, incluindo os primatas humanos, Cristian Pasquaretta e um séquito de 20 colaboradores desvendaram o truque. Primeiro, precisamos pensar em quem estrutura a rede. Se a rede é estruturada a partir dos benefícios (maior informação) e desvantagens (maior risco de infecção por parasitas como vírus) que ela provê ao indivíduo, pode até ser que a conectividade não seja selecionada. Já quando o que estrutura a rede são os benefícios e as desvantagens para o grupo (caça coletiva, ataque a outros bandos), o resultado, a estrutura final da rede, pode ser muito diferente. Cultura, cooperação e coordenação de atividades são muito importantes para muitos primatas, e tais atividades coletivas podem afetar e ser afetadas pela estrutura da rede de comunicação do grupo.

Pasquaretta mostra que, para se ter uma rede de comunicação eficiente, é necessário inteligência. A eficiência global da rede aumenta com a razão neocortical da espécie; traduzindo: espécies mais inteligentes constróem redes de interação mais eficientes. Se indivíduos inteligentes organizarem sua rede de relações de modo a obter o máximo de informação social, a rede como um todo pode ficar mais eficiente. Pode haver seleção natural da capacidade dos indivíduos de extrair informação social, fazendo com que eles, com o tempo, passem a focar sua atenção nos indivíduos mais inovadores ou bem sucedidos do grupo. Dessa forma, a seleção natural poderia atuar de modo a formatar aspectos da relação entre os indivíduos, mas apenas na medida em que estas relações forem vantajosas para os mesmos.

Uma organização social mais igualitária, com menor hierarquização, também aumenta a eficiência da rede social. Quanto maiores as diferenças entre os indivíduos na sua centralidade (quanto maior a hierarquia nas relações), menos a informação flui eficientemente no sistema. Sistemas sociais menos centralizadores são preferíveis quando o objetivo é aumentar a eficiência da rede. A existência de indivíduos superconectados pode até aumentar a velocidade de transmissão de informação, mas uma rede menos centralizada, menos dominada por estes indivíduos super-disseminadores, é importante para reduzir o espalhamento de informações falsas. Em um outro nível, simulações mostram que a eficiência global da rede tem um pico em valores intermediários de modularidade, ou seja, as redes mais eficientes na transmissão de informação não são aquelas dominadas por um único grupo, nem aquelas pulverizadas em miríades de pequenos subgrupos, e sim aquelas com um número intermediário. Finalmente, tamanho é documento. Redes pequenas são mais eficientes: grupos de 100 indivíduos são de duas a três vezes mais eficientes do que grupos de 1000 indivíduos.

Isto tudo nos devolve ao que vem ocorrendo em nossas redes sociais virtuais. Primeira lição: a inteligência tem que prevalecer, não apenas porque isto melhora a estrutura da rede, mas também porque isto ajuda a barrar a disseminação de notícias falsas. Mas para barrar as notícias falsas (que alguns insistem em chamar de fake news), o mais importante de tudo parece ser diminuir o efeito de agentes infecciosos, digo, diminuir o número de indivíduos hiperconectados. Se com poucas conexões a notícia chega a todos, temos pouca oportunidade de verificação dos dados, e é por isso que uma rede menos hierárquica é mais eficiente. Finalmente, nossas redes sociais não deveriam crescer muito, pois isto diminui dramaticamente a eficiência da rede. Mas tudo isso seria importante discutirmos apenas se quiséssemos diminuir a circulação de notícias falsas. Queremos?

Hilton F. Japyassú

NuEVo – Núcleo de Etologia e Evolução
Instituto de Biologia
Universidade Federal da Bahia

 

Para saber mais:

Pasquaretta, Cristian, et al. “Social networks in primates: smart and tolerant species have more efficient networks.” Scientific reports 4 (2014): 7600.

Gilby, I. C. et al. Fitness benefits of coalitionary aggression in male chimpanzees. Behav. Ecol. Sociobiol. 67, 373–381. 10.1007/s00265-012-1457-6 (2013).

Silk, J. B., Alberts, S. C. & Altmann, J. Social bonds of female baboons enhance infant survival. Science 302, 1231–1234. 10.1126/science.1088580 (2003).

Formica, V. A. et al. Fitness consequences of social network position in a wild population of forked fungus beetles (Bolitotherus cornutus). J. Evol. Biol. 25, 130–137. 10.1111/j.1420-9101.2011.02411.x (2012).

Stanton, M. A. & Mann, J. Early Social Networks Predict Survival in Wild Bottlenose Dolphins. PLoS ONE 7, e47508. 10.1371/journal.pone.0047508 (2012).

Leclerc, R. D. Survival of the sparsest: robust gene networks are parsimonious. Mol. Syst. Biol. 4. 10.1038/msb.2008.52 (2008).

A herança além do DNA

Cientistas descobrem um sistema inusitado de herança epigenética: vermes nematóides que vivem na genitália de rola-bostas são transmitidos para a prole do besouro e influenciam positivamente seu desenvolvimento.

A evolução biológica é classicamente pensada na perspectiva da transmissão de características dos pais à prole por meio da informação genética contida na molécula de DNA. Tal processo se baseia na genética mendeliana clássica, de acordo com a qual a transmissão de alelos (as versões de um gene) ocorre livre de influências externas, como, por exemplo, os fatores ambientais. No entanto, pesquisas mais recentes em biologia evolutiva têm mostrado a existência de uma gama de mecanismos não-genéticos de transmissão, como a herança epigenética, as atividades hormonais e a interação dos organismos com seus simbiontes.

Os simbiontes são seres vivos de determinada espécie que fazem parte do ambiente em que os organismos de uma outra espécie (seus hospedeiros) vivem e se desenvolvem. Os simbiontes interagem com seus hospedeiros e os influenciam de uma forma que pode ser benéfica, neutra ou prejudicial. Para insetos, essa interação é particularmente importante, uma vez que microrganismos podem desempenhar funções fisiológicas essenciais, como a síntese de nutrientes, digestão de componentes vegetais, dentre outras. Dessa forma, os simbiontes podem influenciar diretamente o fitness do hospedeiro. O termo fitness se refere ao valor adaptativo de um fenótipo ou genótipo, refletindo assim o sucesso de um indivíduo em passar suas características à próxima geração. Como os simbiontes podem ser transmitidos de forma vertical (ou seja, de geração para geração), representam uma forma de herança não-genética cujo papel na evolução dos hospedeiros pode ser fundamental.

Pesquisadores da Universidade de Indiana descobriram uma relação simbionte-hospedeiro bastante inusitada. Foi descoberto um simbionte nematóide, Diplogastrellus monhysteroides, que vive nas genitálias de besouros Ontophagus taurus, os famosos rola-bosta, que já foram personagens de um dos textos mais populares do Darwinianas. A transmissão deste simbionte ocorre de duas formas. A primeira forma é a sexual, na qual besouros de um sexo transmitem o simbionte para o outro sexo durante a cópula, de forma análoga a uma doença sexualmente transmissível (DST). A segunda é a transferência vertical, na qual o simbionte é transferido da mãe para a prole. As fêmeas do rola-bosta constroem câmaras onde depositam bolas de esterco que serão importantes para o desenvolvimento de sua prole. Os simbiontes são transferidos para esta câmara através das bolas de esterco contaminadas onde apresentarão interação com as larvas dos besouros.

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Figura 1. Presença de nematóide (seta vermelha) na genitália (seta verde) do besouro rola-bosta (modificado de Ledón-Rettig e colaboradores).

Para avaliar o papel dos simbiontes no desenvolvimento dos hospedeiros, os pesquisadores manipularam as câmaras de esterco de forma que um grupo de besouros se desenvolveu na presença do nematóide e outro na ausência. Foi mostrado que a presença do nematóide afeta o desenvolvimento das larvas do besouro favorecendo seu crescimento: larvas que se desenvolveram na presença do simbionte cresceram mais até o período da formação da pupa. Essa taxa de crescimento mais elevada é interpretada pelos pesquisadores como vantajosa em termos adaptativos.

Em um segundo momento, os pesquisadores procuraram compreender como exatamente os simbiontes favorecem o crescimento dos hospedeiros. Para isso, levantaram a hipótese de que o aumento de fitness conferido ao besouro se dá por alterações induzidas pelo nematóide nas populações dos micro-organismos que habitam o ambiente de desenvolvimento. Para testar essa hipótese, eles quantificaram a abundância de fungos e bactérias nos dois tratamentos (com e sem a presença do nematóide) e mostraram que as proporções de diversos destes grupos eram alteradas pela presença do nematóide. Um exemplo de uma dessas alterações foi o aumento da abundância de bactérias que degradam biomassa vegetal, o que pode ter afetado positivamente o ambiente nutricional dos besouros em desenvolvimento.

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Figura 2. Nematódeos do gênero Diplogastrellus (foto de Erik Ragsdale).

Esse estudo rompe com a ideia tão difundida de que nematóides são simbiontes meramente comensais (neutros) ou mesmo prejudiciais aos seus hospedeiros. Ao contrário, os experimentos mostraram pela primeira vez que nematóides também podem ser engenheiros ecológicos de ambientes de desenvolvimento que oferecem grandes vantagens aos seus hospedeiros. Até então, a maioria dos trabalhos que avaliaram o papel dos simbiontes no desenvolvimento do hospedeiro explorou microrganismos unicelulares. O trabalho dos pesquisadores da Universidade de Indiana mostra que organismos de tamanho médio (no caso, os nematóides) também podem estar envolvidos em processos de herança não-genética que afetam o fitness dos organismos através de mudanças no ambiente de desenvolvimento. Resta agora compreender como exatamente os nematóides afetam as populações de micro-organismos desse ambiente, o que em última instância poderá ter relevância até para questões de saúde humana.

Bruno C. Genevcius (USP – Instituto de Biociências)

Para saber mais:

Almenara, D. P., de Camargo Neves, M. R., Kamitani, F. L., & Winter, C. E. (2018). Nematóides entomopatogênicos: as duas faces de uma simbiose. Revista da Biologia, 6(2), 1-6.

Uma entrevista com Cristina Ledón-Rettig, principal autora do artigo aqui discutido, explicando sua descoberta.

Five things dung beetles do with a piece of poo.

Nutritional Symbionts: Why Some Insects Don’t Have to Eat Their Vegetables