Dois novos estudos sobre as bases genéticas da domesticação e da formação de novas espécies

No Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos (CIBIO-InBIO) da Universidade do Porto, os investigadores debruçam-se há vários anos sobre os mecanismos genéticos que estão na base da origem e evolução das espécies. Entre os vários modelos de estudo a que recorrem para compreender de que forma as espécies surgem e se modificam, o modesto coelho tem-se revelado um fiel e potente aliado, bem demonstrado em dois recentes estudos publicados simultaneamente, um deles numa das revistas científicas mais prestigiadas – a Science.

Miguel Carneiro, primeiro autor de ambos os artigos explica as vantagens do coelho como modelo, “a par da forma domesticada, existem duas subespécies selvagens que hibridam de forma natural na Península Ibérica; para além disso, está distribuído por todo o mundo numa diversidade enorme de habitats. Esta riquíssima história natural oferece oportunidades únicas para responder a múltiplas questões de elevado interesse científico”.

A seleção artificial no coelho

E assim foi nos estudos recentemente publicados. Em colaboração com investigadores de vários centros internacionais, a equipa do CIBIO identificou as alterações genéticas subjacentes às tremendas modificações comportamentais que ocorrem durante a domesticação do coelho, ou conforme descreve o diretor do CIBIO, Nuno Ferrand, “na passagem de um organismo que é uma autêntica máquina de alerta (detecção de dezenas de predadores especializados) para uma forma que tem uma maneira de apreciar o ambiente completamente transformada, enviesada, quase autista”.

A domesticação do coelho iniciou-se em mosteiros no sul de França, há apenas 1 400 anos, a partir de coelhos selvagens que habitavam a Península Ibérica e França. Hoje, a região de origem dos coelhos domesticados ainda é povoada por coelhos selvagens, semelhantes aos antepassados dos coelhos domésticos. Os investigadores tiraram partido destes factores – domesticação recente, antepassados selvagens ainda vivos e geograficamente próximos – para comparar os genomas de várias raças de coelhos domesticados e de coelhos selvagens com um genoma referência e estudar a variação genética nos diferentes grupos.

Pouco se sabe ainda sobre o que se passa nas primeiras fases de domesticação de animais, em termos dos genes que são alterados, e das consequências fisiológicas e comportamentais. São aceites dois mecanismos: um envolve alterações marcadas (mutações) em um ou mais genes, levando à sua ativação ou inativação, e subsequente efeito comportamental. O outro assenta num efeito mais gradual, em que ocorrem pequenas alterações em múltiplos genes, cada uma com um pequeno efeito, que se vão acumulando, levando a alterações físicas e comportamentais visíveis. Os resultados da equipa do CIBIO e colaboradores apontam para o segundo mecanismo. Conseguiram identificar pequenas alterações nas regiões do genoma que regulam a ativação de vários genes, nenhuma das quais por si só inativa o gene, mas antes modula a sua atividade.

Interessante, também, é a descoberta de que muitos dos genes afetados estão envolvidos no desenvolvimento do sistema nervoso e do cérebro. Esta observação é consistente com a interpretação de que terão sido as alterações comportamentais que permitem aos animais tolerar melhor a presença humana que mais contribuíram para o processo de domesticação. Nuno Ferrand comenta, “É surpreendente verificar que, de entre os genes particularmente afetados pelo processo de domesticação, existe um forte enriquecimento de genes envolvidos no desenvolvimento do cérebro e do sistema nervoso. Mas é claro que isto faz todo o sentido, atendendo às drásticas modificações comportamentais observáveis entre coelhos selvagens e domésticos.”

As seis raças de coelho doméstico incluídas no estudo publicado na Science, juntamente com um coelho selvagem. As imagens foram editadas de modo a reflectirem as diferenças no peso corporal dos animais. Fotos por Luca Fontanesi, Universidade de Bolonha, Itália; Samuel Boucher, Labovet Conseil, França; Paulo Célio Alves, Cibio-InBIO, Universidade do Porto, Portugal.

Os genes que ajudam na formação de novas espécies

A domesticação é uma forma de diversificação de seres vivos moldada pelo homem; outra é através do processo conhecido como especiação – a formação de novas espécies, muitas vezes a partir da hibridação entre duas espécies existentes. Importante para a especiação por hibridação é a fase de isolamento reprodutivo, em que cruzamentos entre os progenitores e os seus descendentes híbridos não são viáveis. Esta é uma condição necessária para que as espécies sigam então trajetórias independentes.

Num outro estudo publicado na revista PLOS Genetics, os investigadores do CIBIO identificaram algumas regiões do genoma que se constituem como barreiras à formação de novas espécies, respondendo desta forma a uma das questões fundamentais da Biologia, de que “apesar de todos os dias constatarmos a diversidade dos organismos que nos rodeiam, ainda carecemos de uma compreensão sistemática acerca de como estas espécies se originam, evoluem, e acabam a seguir trajetórias evolutivas independentes”, como explica Miguel Carneiro.

Utilizaram, como modelo de estudo, populações das duas subespécies de coelho Europeu existentes na Península Ibérica, que se encontram nos estágios iniciais de isolamento reprodutivo, para identificar genes associados à reduzida capacidade de reprodução e sobrevivência nos animais híbridos, ou seja, os genes que asseguram o isolamento reprodutivo entre as duas subespécies estudadas. As duas subespécies divergiram há cerca de 1,8 milhões de anos, estando atualmente em contacto em várias zonas da Península Ibérica, com várias oportunidades para cruzamentos e hibridação.

Os investigadores recorreram assim à zona de contacto entre as duas subespécies de coelho no centro da Península Ibérica, e conseguiram identificar várias regiões do genoma que constituem barreiras reprodutivas. Alguns dos genes identificados neste sistema natural são semelhantes aos genes de esterilidade masculina identificados em estudos laboratoriais (quando cruzadas no laboratório, as duas subespécies produzem descendentes viáveis, mas os machos são inférteis).

Segundo Miguel Carneiro, “O que é fascinante é que estas zonas híbridas podem ser vistas como experiências laboratoriais que decorrem ao longo de centenas ou milhares de anos, e em que as diferentes combinações genéticas são testadas diariamente por seleção natural.”

IMAGEM DE TOPO:
A Virgem e o Coelho, 1530, óleo sobre tela da autoria de Tiziano Vecellio, Museu do Louvre, Paris. Uma pintura lindíssima que ilustra um coelho doméstico do século XVI, com coloração da pelagem e comportamento diferentes do de um coelho selvagem. Fotografia: UM SEGUNDO FILMES / CIBIO, Porto, Portugal.