É lógico esperar que animais muito semelhantes, mesmo que vivam em diferentes partes do mundo, pertençam à mesma espécie. Portanto, também esperamos que os mesmos animais compartilhem o mesmo genoma. Mas esse nem sempre é o caso.
Sabemos disso graças à ajuda de um pequeno animal zooplanctônico da espécie Oikopleura dioica, que usamos como modelo para entender a origem evolutiva da árvore filogenética à qual pertence a espécie humana, os chordates.
Esse organismo marinho de mares temperados é o protagonista de um artigo científico publicado recentemente na revista Genome Research, resultado de anos de pesquisa conjunta entre nosso laboratório na seção Genetics e o IRBio da Universidade de Barcelona (UB), em colaboração com o Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) e universidades japonesas e europeias.
O sequenciamento do genoma de espécimes de Oikopleura dioica de diferentes partes do mundo (Mar Mediterrâneo, Oceano Pacífico e Ilhas Okinawa) mostrou, surpreendentemente, que esses genomas são radicalmente diferentes, apesar do fato de os animais não terem diferenças morfológicas óbvias na aparência para distingui-los.
As aparências podem enganar, mas os genomas nem tanto
Por que essas grandes diferenças genômicas não se traduzem em mudanças óbvias na morfologia dos animais? É possível que, por trás da aparência de serem os “mesmos” animais, as grandes diferenças na estrutura dos genomas indiquem que os indivíduos de locais distantes na verdade pertencem a espécies diferentes?
Então, para determinados organismos, devemos ser cautelosos ao usar o conceito de “genoma de referência” de uma espécie sem antes ter estudado a possibilidade de encontrar grandes diferenças genômicas em organismos de habitats diferentes?
As respostas começam com o entendimento de que o genoma é um tipo de livro que contém todas as informações genéticas necessárias para governar um ser vivo.
Ele é composto de diferentes cromossomos, que, por sua vez, contêm milhares de genes. Essas são as unidades básicas de informação genética que determinam todas as características de cada indivíduo e são herdadas de geração em geração.
Ao longo de milhares e milhares de gerações, os genomas acumulam alterações (conhecidas como mutações) à medida que se replicam. Essas alterações fazem com que a informação genética em cada genoma mude de geração para geração.
Quando essas informações mudam tanto, os organismos são tão diferentes que formam espécies diferentes e, portanto, não podem se cruzar e produzir descendentes viáveis.
O acúmulo de alterações genéticas é a base da evolução e é essencial para a geração de novas espécies e o aumento da biodiversidade do planeta.
Manuais com instruções confusas
Se compararmos a organização de um genoma com a de um manual de instruções, cada cromossomo poderia representar um capítulo. Por sua vez, as milhares de frases que preenchem cada capítulo com informações poderiam ser os milhares de genes distribuídos ao longo dos cromossomos.
Se compararmos dois livros de instruções de dois bonecos de Lego diferentes (como metáfora para duas espécies), esperaríamos encontrar diferenças importantes nos livros de instruções de cada boneco. Isso incluiria mudanças na estrutura dos capítulos (cromossomos), na ordem de suas sentenças (genes) e em seu significado (mutações).
Por outro lado, se compararmos livros sobre como construir a mesma figura para leigos em diferentes partes do mundo, não esperaríamos encontrar diferenças entre os livros.
Entretanto, nessa analogia, o resultado inesperado foi que, ao comparar os genomas dos “mesmos” organismos de diferentes partes do mundo, eles eram diferentes. As posições da maioria dos genes nos cromossomos foram extremamente desordenadas, às vezes até saltando entre os cromossomos.
Para se ter uma ideia, é como se você pudesse ler dois livros de instruções para leigos, nos quais todas as frases tivessem sido massivamente rearranjadas, e ainda assim obter o mesmo resultado final. Essa descoberta nos apresenta o desafio de continuar a investigar como é possível que esse notável rearranjo genômico não se traduza em grandes mudanças morfológicas.
Ao mesmo tempo, ela nos levou a suspeitar que talvez os animais de diferentes locais possam pertencer a diferentes espécies crípticas. Esse é o termo dado a animais que parecem muito semelhantes, mas que, na verdade, pertencem a espécies diferentes.
Consequentemente, eles não poderiam se cruzar ou ter descendentes férteis. E, de fato, os resultados dos primeiros experimentos que realizamos, por exemplo, entre espécimes de Okinawa e Osaka, nos revelaram que eles não podem se reproduzir uns com os outros.
Tudo isso sugere que, abaixo do que até agora acreditávamos ser uma única espécie Oikopleura dioica com uma distribuição cosmopolita, há provavelmente dezenas ou centenas de espécies crípticas diferentes em todos os oceanos do mundo.
Obviamente, essa também é uma descoberta importante quando se trata de avaliar a biodiversidade do planeta. Esse é um dos objetivos do projeto Biogenoma da Terra, que visa sequenciar os genomas de todas as espécies eucarióticas da Terra na próxima década.
Nossos resultados sugerem que, para alguns organismos, não conseguiremos validar um único genoma de referência para cada espécie. E que a biodiversidade e o número de espécies no planeta podem ser muito maiores do que imaginávamos anteriormente.