Como um “estalador” de peixe pode ter dado origem aos dedos humanos

O motivo de nós, humanos, termos dedos hoje talvez se explique por um “estalador” de peixe.

Um novo estudo sobre a origem da formação de dígitos indica que o interruptor de DNA que comanda o desenvolvimento de dedos das mãos e dos pés começou, de forma bem mais modesta, controlando a formação da cloaca em peixes, há 380 milhões de anos.

Reaproveitamento evolutivo: do antigo ao novo

É uma demonstração elegante do princípio de “não desperdiçar nada”: por que criar ferramentas genéticas do zero se mecanismos já existentes podem ser reaproveitados para a tarefa?

"The fact that these genes are involved is a striking example of how evolution innovates, recycling the old to make the new," says developmental geneticist Denis Duboule of the University of Geneva in Switzerland.

"Rather than building a new regulatory system for the digits, nature has repurposed an existing mechanism, initially active in the cloaca."

A dúvida sobre como os tetrápodes - animais com quatro membros - passaram a ter dígitos a partir de ancestrais aquáticos é antiga na ciência. Uma linha de pesquisa sugere que os dígitos teriam derivado de nadadeiras, mas essa não é a única explicação possível para nossos apêndices móveis e hábeis.

Genes Hoxd e a paisagem regulatória por trás dos dedos

A formação de dígitos em tetrápodes é codificada por genes chamados Hoxd, que fazem parte de uma grande paisagem regulatória. Um grupo de pesquisadores dos EUA e da Suíça comparou os genomas de peixes e camundongos, com atenção especial às regiões ao lado dos genes Hoxd - onde ficam os interruptores de DNA que controlam sua atividade.

Os autores observaram que o peixe-zebra não tem dígitos e também carece de alguns genes Hoxd. Mesmo assim, ele mantém a paisagem regulatória próxima aos genes Hox remanescentes, incluindo os interruptores de DNA. Isso levou a uma questão central: para que, originalmente, essa paisagem servia?

Para investigar, os cientistas marcaram alguns desses interruptores em embriões de camundongos e de peixe-zebra com indicadores fluorescentes, de modo que os tecidos que expressavam os genes “acendessem”. Nos embriões de camundongo, os interruptores se ativaram nos dígitos; já no peixe-zebra, a ativação ocorreu na cloaca.

O que acontece ao deletar os interruptores com CRISPR-Cas9

O passo seguinte foi testar o efeito de apagar esses elementos com CRISPR-Cas9 - e, mais uma vez, o resultado foi direto. Em camundongos com a região regulatória deletada, dedos das mãos e dos pés não se desenvolveram corretamente. No peixe-zebra, quem não se formou como deveria foi a cloaca - não as nadadeiras.

Com base nisso, os pesquisadores afirmam que a função original dessa paisagem regulatória era auxiliar o desenvolvimento da cloaca em peixes, um orifício multiuso empregado para excreção e reprodução.

O trabalho também sugere que, conforme os tetrápodes evoluíram a partir de ancestrais aquáticos, essa mesma paisagem passou a desempenhar uma função nova.

"The common feature between the cloaca and the digits is that they represent terminal parts," says geneticist Aurélie Hintermann, who worked with the University of Geneva during the research and is now at the Stowers Institute in the US.

"Sometimes they are the end of tubes in the digestive system, sometimes the end of feet and hands, i.e., digits. Therefore, both mark the end of something."

Ainda serão necessários mais estudos para aprofundar essa ligação e entender outros aspectos que podem ter se transformado ao longo da evolução da vida na Terra, mas uma coisa parece clara.

Você nunca mais vai olhar para “dedos de peixe” do mesmo jeito.

A pesquisa foi publicada na Nature.