Cefalópodes podem carregar os cromossomos sexuais mais antigos já identificados em animais, segundo uma descoberta recente feita ao analisar o genoma de um polvo.
Isso chama atenção porque, até agora, nem estava claro para a ciência se esses animais tão fora do comum sequer possuíam um mecanismo de determinação sexual registrado nos genes.
Pesquisadores da University of Oregon dizem ter esclarecido esse ponto. Em um estudo revisado por pares, o grupo relata a primeira evidência de determinação sexual genética em cefalópodes e reconstrói a origem desse cromossomo sexual para mais de 480 milhões de anos.
O enigma da determinação sexual em cefalópodes
Até aqui, para decidir se um polvo era macho ou fêmea, biólogos dependiam basicamente de observação: separar indivíduos que botam ovos daqueles que produzem espermatozoides.
As buscas anteriores no genoma do polvo não haviam revelado nenhum indício convincente de um sistema de cromossomos sexuais. Com isso, começou a ganhar força a hipótese de que cefalópodes talvez se parecessem com alguns peixes e répteis, nos quais o sexo pode ser definido por fatores ambientais - como a temperatura em que os ovos se desenvolvem - e não pela herança de cromossomos distintos.
O cromossomo Z no genoma do polvo-californiano-de-dois-pontos (Octopus bimaculoides)
Ao examinar os genes do polvo-californiano-de-dois-pontos (Octopus bimaculoides) - o primeiro cefalópode com o genoma completo sequenciado - os pesquisadores identificaram, finalmente, um par de cromossomos incomum.
O sinal apareceu no cromossomo 17 e só ficou evidente quando o genoma de um macho, já totalmente sequenciado, foi confrontado com o de uma fêmea. Na fêmea, parecia faltar uma das duas cópias.
"Esse cromossomo específico tinha metade da quantidade de dados de sequenciamento, o que indicava que havia apenas uma cópia", afirma Gabrielle Coffing, doutoranda em biologia e primeira autora do estudo.
"Então, conforme fomos explorando isso mais a fundo, chegamos à conclusão de que devíamos ter tropeçado em um cromossomo sexual."
Em humanos, o sistema é XY: duas cópias de X formam o padrão corporal feminino, enquanto a presença de um Y, em geral, desencadeia o desenvolvimento de características masculinas.
Nos polvos, o arranjo é o inverso. Em geral, machos apresentam o par duplo ZZ, e fêmeas têm apenas um cromossomo Z.
Comparações genômicas entre cefalópodes e a origem antiga do cromossomo Z
Para verificar se o mesmo tipo de sistema se repetia em outros cefalópodes, a equipe comparou os genomas de três espécies de polvo, três espécies de lula e um náutilo.
Com isso, concluíram que o cromossomo Z dos cefalópodes é "um ponto fora da curva genômico" e tem "uma única origem, antiga".
As assinaturas de “outlier” também surgiram em duas espécies de lula e no polvo-comum-do-leste-asiático (Octopus sinensis). Como esses animais pertencem a linhagens diferentes, o padrão sugere que o cromossomo Z já existia antes da separação evolutiva entre elas.
Investigando mais, Coffing e colegas encontraram evidências do cromossomo Z no náutilo-de-concha (Nautilus pompilius). N. pompilius se separou dos polvos entre 520–398 milhões de anos atrás, e pesquisas recentes situam essa divergência em cerca de 482 milhões de anos.
Com isso, os pesquisadores da University of Oregon argumentam que o cromossomo Z "precisa ter se originado pelo menos há tanto tempo quanto isso".
O que essa descoberta muda na história dos cromossomos sexuais
Se essa interpretação estiver correta, o polvo pode ter o cromossomo sexual mais antigo já encontrado em um animal - superando até alguns insetos, que se acredita terem cromossomos sexuais datados de 450 milhões de anos.
Ainda assim, quando comparados aos dos polvos, esses cromossomos sexuais de artrópodes parecem ser pouco conservados entre espécies.
Para efeito de comparação, o cromossomo mais antigo aceito entre vertebrados é o de um peixe esturjão, estimado em cerca de 180 milhões de anos. Nas fêmeas de esturjão, o conjunto é ZW - diferente do cromossomo Z 'hemizigótico' observado nas fêmeas de polvo.
O sistema ZW de determinação sexual aparece em aves, crustáceos e alguns insetos.
É possível que o cromossomo W correspondente no polvo tenha sido perdido ao longo do tempo, de modo semelhante ao caminho de degradação atribuído ao cromossomo Y em humanos.
A compreensão sobre cromossomos sexuais mudou bastante nos últimos anos. Durante muito tempo, eles foram tratados como elementos intrínsecos da determinação sexual em animais - mas a pesquisa biológica costuma ser desproporcionalmente centrada em mamíferos.
Hoje se sabe que alguns peixes e répteis, como crocodilos, não têm cromossomos sexuais. Nesses casos, o sexo da prole é definido por fatores externos, por meio de regulações epigenéticas.
Fica claro que ainda há muito a descobrir sobre como - e por que - os cromossomos sexuais evoluíram. Polvos, com raízes evolutivas tão profundas, podem se tornar modelos especialmente interessantes para estudos futuros.
"Cefalópodes já são criaturas muito interessantes, e há tantas coisas que ainda estamos aprendendo sobre eles, especialmente em neurociência", diz Coffing.
"Isso só mostra mais uma coisa interessante sobre eles: eles têm cromossomos sexuais realmente antigos."
A pesquisa foi publicada na revista Current Biology.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em março de 2024, antes de a pesquisa passar por revisão por pares.
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