O Sterlet (Acipenser ruthenus) pertence aos esturjões. Seu genoma é uma peça importante do quebra-cabeça na compreensão da ancestralidade dos vertebrados. Crédito: Andreas Hartl Às vezes referido como “o Methuselah de peixes de água doce”, os esturjões e seus parentes próximos são muito velhos do ponto de vista evolutivo. Os fósseis indicam que os esturjões datam de 250 milhões de anos e mudaram muito pouco durante esse período, pelo menos no que diz respeito à aparência externa. Portanto, não surpreende que Charles Darwin tenha cunhado o termo “fósseis vivos” para eles. Cientistas da Universidade de Würzburg e do Instituto Leibniz de Ecologia de Água Doce e Pesca Interior (IGB) com colegas de Constança, França e Rússia agora sequenciaram com sucesso o genoma do esterlet (Acipenser ruthenus), uma espécie relativamente pequena de esturjão. Eles foram capazes de mostrar que o material genético também mudou muito pouco desde o auge dos dinossauros. Os cientistas apresentam os resultados de seu trabalho na última edição da revista Nature Ecology and Evolution. Antepassados dos vertebrados “Os genomas do esturjão são uma peça importante do quebra-cabeça que nos ajuda a entender a ancestralidade dos vertebrados. E isso está faltando até agora”, o professor Manfred Schartl explica as razões pelas quais os cientistas estão interessados nessa espécie de peixe. Schartl é o principal autor do estudo recentemente publicado e é professor sênior da Cátedra de Bioquímica do Desenvolvimento da Universidade de Würzburg a partir deste ano. Os esturjões estão entre as espécies mais antigas da Terra em termos de história evolutiva. Eles são os ancestrais de mais de 30.000 espécies de peixes ósseos que ocorrem hoje – e, portanto, de mais de 96% de todas as espécies de peixes vivos e cerca de metade de todas as espécies conhecidas de vertebrados. Schartl e seus colegas conseguiram mostrar que os esturjões se ramificaram em seu próprio caminho evolutivo em algum momento do período Devoniano Superior ou Carbonífero, cerca de 345 milhões de anos atrás. “Sua aparência externa mudou muito pouco desde então e isso também é evidente em seu material genético, o DNA”, explica o Dr. Du Kang; primeiro autor do estudo e assistente de pesquisa no Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular II da Universidade de Würzburg. Para verificar isso, os geneticistas tiveram que examinar atentamente as proteínas codificadas pelos genes do esterlet. E, de fato, seus cálculos revelam que essa chamada evolução da proteína prosseguiu em um ritmo muito lento. “A taxa de evolução protéica do esterlino é semelhante à do celacanto ou dos tubarões – duas espécies de peixes que percorrem os oceanos quase inalterados há mais de 300 milhões de anos”, diz o Dr. Matthias Stöck, biólogo evolutivo. no IGB. Extensa mudança no genoma há 180 milhões de anos A análise da sequência revelou que o genoma do esterlet compreende 120 cromossomos, cerca de 47.500 genes codificadores de proteínas e 1,8 bilhão de pares de bases. Os pesquisadores também mostraram que o esterlino duplicou seu genoma cerca de 180 milhões de anos atrás, deixando as espécies em vez das duas normais com quatro conjuntos de cromossomos, que são chamados de tetraploidia no jargão científico. A duplicação do genoma não é uma surpresa: “Tais processos tiveram repetidamente um grande impacto na evolução do genoma dos vertebrados”, diz Manfred Schartl. Seus ancestrais já sofreram “duplicação de todo o genoma” duas vezes em sua história evolutiva. Algumas espécies passaram por esse processo três ou quatro vezes. O que surpreendeu os cientistas, no entanto, foi o fato de que essa duplicação do genoma aconteceu tão longe na longa história do esturjão. “Durante esse longo período, esperávamos que o genoma mudasse mais profundamente, porque nos organismos tetraplóides os segmentos genéticos são freqüentemente perdidos, silenciados ou adquirem uma nova função ao longo do tempo”, diz o professor Axel Meyer, biólogo evolutivo da Universidade de Constança. . Incerteza do genoma eliminada O exato estado genômico dos esturjões era muito controverso entre os cientistas. Embora considerado poliplóide por alguns, o que significa que o genoma foi duplicado várias vezes, outros interpretaram o esturjão como um “diplóide funcional”, que se refere a uma espécie que primeiro duplica seu genoma para se tornar tetraplóide, mas depois reduz o conteúdo genético novamente à medida que evolui. . Embora os cromossomos ainda estejam presentes em dois pares, eles dividem suas tarefas entre si. Agora está claro: “Descobrimos que o esterlina não retornou a um estado diplóide. Em vez disso, manteve um inesperadamente alto grau de poliploidia estrutural e funcional”, diz Manfred Schartl. Essa retenção pode ser atribuída ao ritmo lento da evolução molecular da maioria das frações do genoma do esterlet. Duplicação do genoma: um leigo pode assumir que isso facilita o trabalho dos cientistas, porque tudo está disponível em duplicata. Mas, de fato, isso apresenta aos pesquisadores um grande desafio técnico. “Isso tornou extremamente difícil montar e atribuir os pequenos ‘fragmentos de DNA’ que os métodos modernos de sequenciamento de genoma nos fornecem”, diz Schartl. No entanto, usando procedimentos especiais, conseguimos criar “um genoma de referência muito bom e o primeiro genoma de um peixe antigo” como parte de uma colaboração internacional em pesquisa. Pesquisa genética para proteger espécies O seqüenciamento de genes é uma base importante para a proteção de espécies de esturjão. “No futuro, seremos capazes de determinar o sexo dos animais usando análises genéticas que facilitarão muito a criação. Isso nos permitirá controlar a reprodução e apoiar o manejo de populações reprodutoras. Este é um marco em nossos esforços para preservar essas espécies.” espécies antigas “, diz o Dr. Jörn Gessner, especialista em esturjões da IGB. Sobre esturjões Os esturjões são nativos dos rios, lagos e costas subtropicais, temperados e subárticos do Ártico, da Eurásia e da América do Norte. Os esturjões têm vida longa e se reproduzem tarde, normalmente não antes dos dez anos de idade. Em muitas espécies de esturjões, os peixes adultos migram repetidamente do mar para a água doce para desovar. Eles são muito procurados por seus ovos – mais conhecidos como caviar. Devido à destruição de habitats, fragmentação de rios, poluição marinha e 2.000 anos de produção de caviar, a maioria das espécies de esturjões está à beira da extinção. Devido à proibição do comércio de caviar selvagem, a aquicultura de esturjão tornou-se uma indústria importante que pode contribuir para proteger as populações selvagens, garantindo o suprimento do mercado. Mais Informações: A sequência do genoma do esturjão sterlet e os mecanismos de rediploidização segmentar, Nature Ecology and Evolution (2020). DOI: 10.1038 / s41559-020-1166-x, https://nature.com/articles/s41559-020-1166-x Citação: Genoma do esturjão sequenciado (2020, 30 de março) consultado em 30 de março de 2020 https://phys.org/news/2020-03-sturgeon-genome-sequenced.html Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem a permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.
Genoma do esturjão sequenciado
