Como os peixes elétricos podem desenvolver órgãos elétricos

By | Junho 5, 2022

Órgãos elétricos ajudam peixes elétricos, como a enguia elétrica, a fazer uma variedade de coisas incríveis: eles enviam e recebem sinais semelhantes ao canto dos pássaros, ajudando-os a reconhecer outros peixes elétricos por espécie, sexo e até mesmo indivíduo. E novo estudo em Avanços na ciência explica como pequenas mudanças genéticas permitiram que peixes elétricos desenvolvessem órgãos elétricos. Essa descoberta também pode ajudar os cientistas a identificar mutações genéticas por trás de algumas doenças humanas.

A evolução usou a inusitada genética dos peixes para desenvolver órgãos elétricos. Todos os peixes têm versões duplicadas do mesmo gene que produz minúsculos motores musculares, chamados canais de sódio. Para desenvolver órgãos elétricos, os peixes elétricos desligaram uma duplicata do gene do canal de sódio no músculo e o ligaram em outras células. Os minúsculos motores que geralmente forçam os músculos a se contraírem são reaproveitados para gerar sinais elétricos e voila! Um novo órgão nasceu com algumas habilidades incríveis.

“Isso é empolgante porque podemos ver como uma pequena mudança em um gene pode mudar completamente o lugar onde ele é expresso”, disse Harold Law, professor de neurociência e biologia integrativa da Universidade do Texas em Austin e co-autor do estudo. estudar.

Em um novo artigo, pesquisadores da UT Austin e da Michigan State University descrevem a descoberta de uma pequena porção desse gene do canal de sódio – cerca de 20 letras – que controla se o gene é expresso em qualquer célula. Eles confirmaram que em peixes elétricos esta região de controle está alterada ou completamente ausente. E é por isso que um dos dois genes para o canal de sódio está desligado nos músculos dos peixes elétricos. Mas as implicações vão além da evolução do peixe elétrico.

“Esta região de controle é encontrada na maioria dos vertebrados, incluindo humanos”, disse a lei. “Então, o próximo passo em termos de saúde humana seria examinar essa região em bancos de dados de genes humanos para ver quanta variação existe em pessoas normais e se quaisquer deleções ou mutações nessa região podem levar à redução da expressão do canal de sódio, o que pode levar à doença.”

A primeira autora do estudo é Sarah LaPotin, técnica científica do Laboratório de Direito na época da pesquisa e atualmente doutoranda na Universidade de Utah. Além da Lei, outros autores seniores do estudo são Johann Eberhart, professor de biociência molecular na UT Austin, e Jason Gallant, professor associado de biologia integrativa na Michigan State University.

A lei dizia que o gene do canal de sódio tinha que ser desligado nos músculos antes que um órgão elétrico pudesse se desenvolver.

“Se incluíssemos o gene tanto no músculo quanto no órgão elétrico, todas as coisas novas que aconteceram com os canais de sódio no órgão elétrico também aconteceriam nos músculos”, disse a lei. “Por isso, era importante isolar a expressão do gene em um órgão elétrico, onde poderia evoluir sem danificar o músculo”.

Existem dois grupos de peixes elétricos no mundo – um na África e outro na América do Sul. Os pesquisadores descobriram que os peixes elétricos na África tinham mutações na região de controle, enquanto os peixes elétricos na América do Sul a perderam completamente. Ambos os grupos apresentaram a mesma solução para o desenvolvimento de um órgão elétrico – perdendo a expressão do gene do canal de sódio no músculo – embora de duas maneiras diferentes.

“Se você rebobinar a fita da vida e apertar o play, tocaria da mesma maneira ou você encontraria novos caminhos a seguir? A evolução funcionaria da mesma maneira repetidamente? ” disse Gallant, que cria peixes elétricos da América do Sul que foram usados ​​em parte do estudo. “Deixe os peixes elétricos tentarem responder a essa pergunta porque eles desenvolveram repetidamente essas características incríveis. Passamos por trás da cerca neste artigo, tentando entender como esses genes de canais de sódio são repetidamente perdidos em peixes elétricos. Foi realmente um esforço conjunto.”

Uma das próximas perguntas que os pesquisadores esperam responder é como a região de controle evoluiu para incluir canais de sódio no órgão elétrico.

O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pela National Science Foundation e pelos National Institutes of Health.

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