Simbiontes, ávores, decomposicão e mudanças climáticas: Associações invisíveis e o futuro das florestas

Cientistas publicam mapa da distribuição global de simbiontes de espécies arbóreas e revelam que as taxas de decomposição estão entre os principais fatores que controlam dessa distribuição.

Como já dizia o ditado, o que os olhos não vêem, o coração não sente. Talvez por isso o “mundo subterrâneo” seja ainda tão pouco estudado. Mas, a diversidade de vida “escondida” no solo é impressionante: ela representa aproximadamente ¼ de toda a vida do planeta, e sabemos ainda muito pouco sobre ela. Conhecemos apenas algo em torno de 1% dos microorganismos presentes no solo. No entanto, há mais de duas décadas, sabemos que a saúde dos solos e da biodiversidade ali presente é fundamental para o funcionamento adequado dos ecossistemas terrestres (veja aqui um outro post do Darwinianas onde discuto a importância dos solos para os ecossistemas terrestres). A biodiversidade do solo participa de processos essenciais como a decomposição de matéria orgânica e a ciclagem de nutrientes, a fertilidade e a disponibilidade de água. Continue Lendo “Simbiontes, ávores, decomposicão e mudanças climáticas: Associações invisíveis e o futuro das florestas”

Animais não-humanos cometem suicídio?

Seria o suicídio uma característica única dos humanos? A questão do suicídio em outros animais pode ser mais importante do que muitos pensam.

Albert Camus um dia escreveu: “há apenas uma questão filosófica realmente séria e esta é o suicídio”. Muitos pensarão que se trata de uma afirmação exagerada. Concordo. Mas não podemos deixar de apreciar o poder dessa hipérbole. Possivelmente, devemos chamar a atenção para um problema que por vezes é negligenciado em nossas reflexões.

O suicídio levanta questões espinhosas sobre a vida e a morte. E ele parece ser algo tipicamente humano, ao menos à primeira vista. Parece evidente para muitos que animais não-humanos não poderiam cometer suicídio. Afinal, suicidar-se dependeria de alguns atributos que muitos supõem que apenas humanos possuem: subjetividade auto-reflexiva, livre arbítrio, consciência da própria morte. Na ausência de tais atributos, não poderia haver suicídio e, assim, a ideia de suicídio entre animais não-humanos não passaria de uma ilusão antropomórfica. Repetidamente, nós, humanos, buscamos argumentos para criar abismos de diferença entre nossa espécie e os outros animais. Repetidamente, essas barreiras são derrubadas. O suicídio é mais uma dessas barreiras em franca queda. Um dia, quiçá, aceitaremos com orgulho a natureza animal de nosso ser, deixando de lado os delírios de grandeza que nos acometem. Continue Lendo “Animais não-humanos cometem suicídio?”

O Monge e o Hominínio

Um fóssil encontrando na década de 90 por um monge tibetano acaba de transformar o conhecimento sobre a história evolutiva de nossa espécie.

É atribuída ao microbiologista francês Louis Pasteur a frase “o acaso favorece a mente preparada”. Você poderia tropeçar em um diamante e o maldizer como uma simples rocha, caso não estivesse preparado para diferenciar os dois tipos de materiais. Perderia assim ou a oportunidade de enriquecimento ou, no mínimo, uma bela joia.

Em 1989, um monge budista tibetano, durante um retiro de meditação na caverna Baishiya Karst, na região Xiahe, China, encontrou uma mandíbula com alguns dentes. Muitos dos visitantes desta caverna buscam este sítio à procura de ossos que consideram sagrados. Tais ossos normalmente são recolhidos e cremados, para posteriormente serem usados como medicamentos ou em rituais. O monge tibetano, ao recolher a mandíbula, percebeu que ela apresentava algumas características que eram distintas das demais encontradas na caverna, pois parecia mais robusta e com dentes maiores. Sendo assim, ele decidiu oferecer a mandíbula para o Sexto Buda Vivo, e salvá-la de ser incinerada. Décadas mais tarde, o Buda Vivo doou a mandíbula para a Universidade de Lanzhou, na China. Com este gesto, um novo capítulo da história da nossa espécie passou a ser escrito. Continue Lendo “O Monge e o Hominínio”

Como ser um carnívoro vegetariano

Estudo mostra como pandas-gigantes fazem para comer tanta proteína quantos seus parentes que comem carne.

A ordem Carnivora inclui a maioria dos mamíferos que se alimenta de outros vertebrados: gatos, cachorros, ursos, lontras, focas, quatis, hienas e outros tantos. Mas o nome da ordem pode causar mal-entendidos, pois, por um lado, nem todo mamífero que come carne pertence à ordem Carnivora e, por outro lado, a maioria dos que pertencem também come vegetais. Pertencer à família Carnivora, como a qualquer outra linhagem de seres vivos, depende da relação de parentesco, não da dieta. Tanto é assim que uma espécie da ordem Carnivora é vegetariana. Continue Lendo “Como ser um carnívoro vegetariano”

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.