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Um consórcio internacional sequenciou o genoma do peixe-bruxa, preenchendo uma lacuna significativa na investigação evolutiva dos vertebrados. Este trabalho, publicado em Ecologia e Evolução da Natureza, aumenta a compreensão das duplicações do genoma em vertebrados e seu impacto na evolução das principais estruturas fisiológicas. Crédito: Universidade de Málaga
Os pesquisadores sequenciaram o genoma do peixe-bruxa, fornecendo informações vitais sobre a evolução dos vertebrados e a história da duplicação do genoma.
Uma equipa científica internacional composta por mais de 40 autores de sete países diferentes, liderada pelo investigador da Universidade de Málaga Juan Pascual Anaya, conseguiu sequenciar o primeiro genoma do mixini – também conhecido como ‘peixe-bruxa’ – o único grande grupo de vertebrados para o qual não havia genoma de referência de nenhum de seus espécies ainda.
Esta descoberta, publicada hoje (12 de janeiro) na revista científica Ecologia e Evolução da Naturezapermitiu decifrar a história evolutiva das duplicações genômicas – número de vezes que um genoma é completamente duplicado – ocorridas nos ancestrais dos vertebrados, grupo que compreende os seres humanos.
“Este estudo tem implicações importantes no campo evolutivo e molecular, pois nos ajuda a compreender as mudanças no genoma que acompanharam a origem dos vertebrados e suas estruturas mais singulares, como o cérebro complexo, a mandíbula e os membros”, explica o cientista do Departamento de Biologia Animal da UMA Pascual Anaya, que coordenou a pesquisa.
Assim, este estudo, que durou quase uma década, foi realizado por um consórcio internacional que inclui mais de 30 instituições de Espanha, Reino Unido, Japão, China, Itália, Noruega e Estados Unidos, incluindo a Universidade de Tóquio , o instituto de investigação japonês RIKEN, a Academia Chinesa de Ciências e o Centro de Regulação Genómica de Barcelona, entre outros.
Para ser mais específico, para este estudo, o genoma que foi sequenciado é o do Eptatretus hambúrgueri, que vive no Pacífico, nas costas do Leste Asiático. Para conseguir isso, os pesquisadores geraram dados até 400 vezes maiores que o tamanho do seu genoma, utilizando técnicas avançadas de proximidade cromossômica e conseguindo montá-los no nível cromossômico. Crédito: Universidade de Málaga
Ligação ecológica
Os mixini ou 'peixe-bruxa' são um grupo de animais que habitam áreas oceânicas profundas. Conhecidos pela quantidade de mucosa que liberam quando se sentem ameaçados – foco de pesquisas das empresas cosméticas – e, também, por seu papel como elo ecológico no fundo do mar – já que são necrófagos e responsáveis por eliminar, entre outras coisas, os cadáveres de baleias que vão parar no fundo do mar depois de morrerem.
Até o momento seu genoma não havia sido sequenciado devido à sua complexidade, pois são compostos por um grande número de microcromossomos, que, por sua vez, são compostos por sequências repetitivas. Isso se soma à dificuldade de acesso ao material biológico.
“Além disso, esses microcromossomos se perdem durante o desenvolvimento do animal, de modo que apenas os órgãos genitais mantêm um genoma completo”, diz Juan Pascual Anaya.
Uma equipe internacional liderada por Juan Pascual Anaya sequenciou com sucesso o genoma do myxini (peixe-bruxa), um grupo crítico de vertebrados que antes não tinha um genoma de referência. Crédito: Universidade de Málaga
Duplicações de genoma
Para ser mais específico, para este estudo, em colaboração com a Academia Chinesa de Ciências, o genoma que foi sequenciado é o do Eptatretus hambúrgueri, que vive no Pacífico, nas costas do Leste Asiático. Para isso, os investigadores geraram dados até 400 vezes maiores que o seu genoma, utilizando técnicas avançadas – Hi-C – de proximidade cromossómica e conseguindo montá-los ao nível dos cromossomas.
“Isto é importante porque nos permitiu comparar, por exemplo, a ordem dos genes entre este e o resto dos vertebrados, incluindo tubarões e humanos, e, assim, resolver um dos mais importantes debates abertos na evolução genómica: o número de duplicações do genoma, e quando estas ocorreram durante a origem das diferentes linhagens de vertebrados”, afirma o cientista da UMA, que acrescenta que graças a isto sabemos agora que o ancestral comum de todos os vertebrados derivou de uma espécie cujo genoma foi completamente duplicado uma vez.
Mais tarde, segundo Pascual Anaya, as linhagens que deram origem aos modernos vertebrados mandibulares e não mandibulares separaram-se e cada uma delas multiplicou novamente o seu genoma de forma independente: enquanto as primeiras, que incluem os humanos, o duplicaram, as últimas o triplicaram.
Uma equipa científica internacional composta por mais de 40 autores de sete países diferentes, liderada pelo investigador da Universidade de Málaga Juan Pascual Anaya, conseguiu sequenciar o primeiro genoma do mixini, também conhecido como 'peixe-bruxa', o único grande grupo de vertebrados para o qual ainda não havia genoma de referência de nenhuma de suas espécies. Crédito: Universidade de Málaga
Impacto evolutivo
Uma análise da funcionalidade dos genomas, baseada em amostras extremamente raras de embriões mixini, realizada no prestigiado laboratório do Professor Shigeru Kuratani da RIKEN; e um estudo sobre o possível impacto das duplicações do genoma em cada vertebrado, desenvolvido em conjunto com o Professor do Universidade de Bristol e membro da Royal Society Phil Donoghue, completam esta pesquisa multidisciplinar que é fundamental para a compreensão da história evolutiva dos vertebrados, pois fornece perspectivas sobre os eventos genômicos que, provavelmente, impulsionaram o aparecimento de características importantes dos vertebrados, como a estrutura cerebral, órgãos sensoriais ou células da crista neural, entre eles, um aumento na complexidade regulatória, ou seja, um maior número de interruptores que ligam/desligam genes.
Referência: “O genoma do Hagfish elucida eventos de duplicação do genoma completo de vertebrados e suas consequências evolutivas” por Daqi Yu, Yandong Ren, Masahiro Uesaka, Alan JS Beavan, Matthieu Muffato, Jieyu Shen, Yongxin Li, Iori Sato, Wenting Wan, James W. Clark , Joseph N. Keating, Emily M. Carlisle, Richard P. Dearden, Sam Giles, Emma Randle, Robert S. Sansom, Roberto Feuda, James F. Fleming, Fumiaki Sugahara, Carla Cummins, Mateus Patricio, Wasiu Akanni, Salvatore D' Aniello, Cristiano Bertolucci, Naoki Irie, Cantas Alev, Guojun Sheng, Alex de Mendoza, Ignacio Maeso, Manuel Irimia, Bastian Fromm, Kevin J. Peterson, Sabyasachi Das, Masayuki Hirano, Jonathan P. Rast, Max D. Cooper, Jordi Paps , Davide Pisani, Shigeru Kuratani, Fergal J. Martin, Wen Wang, Philip CJ Donoghue, Yong E. Zhang e Juan Pascual-Anaya, 12 de janeiro de 2024, Ecologia e Evolução da Natureza.
DOI: 10.1038/s41559-023-02299-z
Juan Pascual Anaya é cientista do Departamento de Biologia Animal da Universidade de Málaga. Estuda a evolução de estruturas inovadoras que aparecem em diferentes linhagens de animais, principalmente vertebrados, por exemplo, células sanguíneas e o processo pelo qual são produzidas, bem como outras estruturas como a origem das pernas, mãos ou mandíbulas.
É licenciado em Biologia pela Universidade de Málaga e doutor em Genética pela Universidade de Barcelona (2010). Exerceu um cargo de pós-doutoramento durante 5 anos, até 2015, no centro RIKEN no Japão, no laboratório do Professor Shigeru Kuratani, onde se tornou independente como Investigador Científico Permanente até 2021, ano em que regressou à UMA como investigador sénior. pesquisadora do programa de bolsas 'Beatriz Galindo'.