A evolução dos microorganismos a partir da “assinatura evolutiva”

Os microorganismos, as criaturas mais velhas e numerosas da terra, têm uma história genômica rica que oferece indícios às mudanças no ambiente que ocorreram em centenas de milhões de anos.

Apesar de o mundo como um todo se tornar cada vez mais consciente dos diversos papéis exercidos pelos microorganismos hoje existentes (estes processam o alimento em nossos intestinos, mantêm o carbono ativo nos oceanos e na terra, além de poderem ser aproveitados para processar a água do esgoto e produzir proteínas específicas pra múltiplos usos, entre outras aplicações), os pesquisadores acreditam que saibamos ainda muito pouco a respeito da micro biodiversidade, particularmente sobre a marinha, que é geralmente classificada de acordo com o nicho ecológico ao qual pertence. 

Por exemplo, duas espécies de microorganismos marinhos podem se assemelhar morfologicamente, porém um pode ter ser adaptado à vida abissal, enquanto sua espécie semelhante pode ter ser adaptado a águas superficiais, nichos ecológicos distintos e com fontes alimentícias também muito diferentes. Existem vários exemplos, na natureza, de microorganismos morfologicamente idênticos, ocupando habitats muito divergentes, e a razão destas diferentes ocupações é a procura por alimento. Entender essas mudanças evolutivas dos microorganismos, pela visão genética, em distintos ambientes, tem sido mote de pesquisa para alguns pesquisadores americanos.

Pesquisadores do Instituto Tecnológico de Massachusetts, EUA, Eric Alm e B. Jesse Shapiro, estão tentando compreender os microorganismos, estudando sua história genética através da análise dos genomas microbianos, que podem acelerar nossa compreensão coletiva sobre a evolução microbiana.   Os pesquisadores inverteram a ordem usual de inquérito, que é estudar um organismo, seguindo da tentativa de identificar quais proteínas e genes estão envolvidos em uma função particular. Nesse novo processo, a equipe criou uma simples fórmula matemática que tornou possível analisar simultaneamente uma família de genes (um único tipo de gene ou de proteína que existe em muitas espécies) em um grupo de espécies ecologicamente distintas. Isto significa que podemos começar a identificar ocorrências da seleção natural na evolução de um organismo simplesmente na comparação de um genoma com outro. Segundo Alm, um dos autores do projeto, “isto permitirá que aproveitemos os quase 2.500 microorganismos cujos genomas já foram seqüenciados”.

O novo método determina “a assinatura seletiva” de um gene, isto é, identifica o padrão de uma evolução rápida ou lenta desse gene, através de um grupo de espécies, e usa essa ‘assinatura’ para inferir a função do gene ou para traçar as mudanças ambientais com as quais determinado organismo sofreu. Alm, professor do Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Biológica tem tentado, através de comparação entre espécies, encontrar as mudanças nos genes que refletem a seleção natural e compreender como um gene evoluiu relacionado a espécies e ambientes diferentes. A seleção natural ocorre quando uma mutação genética aleatória ajuda um organismo a sobreviver e a torná-lo fixo na população. Segundo Alm, “o método seletivo da assinatura permite igualmente que foquemos sobre uma única espécie e que compreendamos melhor as pressões seletivas que atuaram sobre ela”. 

Shapiro e Alm focalizaram-se em 744 famílias de proteína entre 30 espécies de gama-proteobacteria que compartilharam um antepassado comum entre 1 e 2 bilhões de anos atrás. Estas bactérias incluem, além do organismo Escherichia Coli, modelo de laboratório amplamente conhecido, parasitas intracelulares de afídeos, microorganismos patogênicos, como bactérias que causam a cólera, bactérias do solo e de plantas, entre outras. “Nossa esperança é que outros pesquisadores adotem essa ferramenta e a apliquem em espécies relacionadas com genomas inteiramente seqüenciados, de modo a compreender a base genética dessa divergência ecológica,” disse Shapiro, co-autor do trabalho publicado na PLoS Genetics. “Identificar essas mudanças fará com que possamos compreender a base ecológica da seleção em uma espécie e como mudanças na genética influem nas interações dos organismos com seu ambiente.”

03/04/2008