Figura 1:Fluorescência da cepa repórter dsx1. Dáfnídeos totalmente maduros de nove dias de idade foram observados sob campo claro (linha superior), Filtro GFP (linha do meio), e filtro mCherry (linha inferior). Fluorescência verde onipresente é causada pelo genótipo de fundo EF1α-1 ::h2b-gfp. Em todos os casos, o sinal vermelho dos intestinos (linhas pontilhadas) representa a autofluorescência de chlorella, o principal alimento usado no cultivo de daphniid. An1:primeiras antenas. T1:primeiras pernas torácicas. Barras de escala =0,5 mm. As fotos foram tiradas com as mesmas configurações da câmera. Crédito:Universidade de Osaka
Dois novos estudos realizados por pesquisadores da Universidade de Osaka fornecem informações sobre por que os corpos masculinos e femininos da mesma espécie são diferentes. Os estudos mostram fatores que regulam a expressão de doublesex1, um gene responsável pelo crescimento de características masculinas no antigo crustáceo Daphnia magna e a subsequente expressão espacial de doublesex1 no desenvolvimento embrionário. Os estudos fornecem informações sobre como o ambiente causa mudanças genéticas para a preferência de gênero e a evolução do dimorfismo sexual.
A rica juba de um leão, a cauda colorida de um pavão, exemplos de dimorfismo sexual são abundantes. O professor da Universidade de Osaka Hajime Watanabe tem pesquisado os genes que são a base para a diferença entre os corpos masculino e feminino da mesma espécie. Em dois novos jornais, seu laboratório relata a regulação molecular e a expressão espacial do gene apropriadamente nomeado, doublesex1, em Daphnia magna. Este antigo crustáceo fornece um modelo para explicar a evolução do dimorfismo sexual no reino animal.
"A determinação do sexo pode ser amplamente dividida em duas categorias:determinação genética do sexo e determinação do sexo ambiental (ESD), "diz Watanabe.
Em condições normais, Daphnia magna se reproduz assexuadamente para formar apenas fêmeas. Contudo, em tempos de alto estresse, como a falta de comida, aplicará ESD também para produzir machos assexuadamente, que contribuirá para a reprodução sexual.
No primeiro estudo, usando edição de genes baseada em TALEN, o grupo anexou com sucesso um repórter fluorescente ao gene doublesex1 para observar a expressão espacial de doublesex1 no embrião de Daphnia magna em tempo real. O estudo mostra quando e onde no embrião doublesex1 é expresso pela primeira vez e como essa expressão muda com o tempo para produzir características masculinas.
"Nossos resultados sugerem um papel específico de tempo e local de doublesex1. O gene só é recrutado quando e onde é necessário, "diz Watanabe.
Figura 2:Padrão de expressão espacial de mCherry como repórter da expressão do gene Dsx1 em 50-hpo. Machos não injetados exibem expressão mCherry na primeira antena (An1), primeira perna torácica (T1) e genital (Ge). As mulheres foram injetadas com mRNA de Vri abrigando seu CDS completo. Barras de escala:200 μm. Crédito:Universidade de Osaka
Os resultados quebram a expressão de dobulesex1 para o desenvolvimento masculino em seis estágios, incluindo dois estágios não identificados anteriormente, invaginação estomodeal e migração de cúmulos.
Embora ambos os sexos carreguem o gene, a expressão temporal de doublesex1 é muito mais longa em homens do que em mulheres, sugerindo que certos fatores se comportam de maneira diferente nos dois sexos. No segundo estudo, Watanabe demonstra que o fator de transcrição é responsável por expressar doublesex1. Vrille é conhecido por ter um papel no crescimento e nos ritmos circadianos, mas o grupo descobriu que é sensível ao estresse ambiental. A equipe de Watanabe descobriu que suprimir a expressão de Vrille em embriões em desenvolvimento masculino ou forçar sua expressão em embriões em desenvolvimento feminino fez com que os embriões mostrassem sinais do sexo oposto e mudassem a expressão doublesex1.
A maioria dos embriões nos experimentos morreu, provavelmente porque Vrille é crucial para muitas outras funções biológicas além do desenvolvimento sexual, mas os dados, Watanabe diz, deixou claro que Vrille ativa a transcrição de doublesex1 por meio da cooptação de genes.
"A cooptação de genes é um método evolutivo através do qual os genes assumem novas funções. Os humanos não têm Vrille. Eles têm um ortólogo, E4BP4 / NFLIL3, " ele diz, acrescentando que estudar esta cooptação em Daphnia magna poderia dar uma visão sobre a evolução de E4BP4 / NFLIL3 em humanos.
Os resultados dos estudos são consistentes com outros animais e, Watanabe enfatiza, apoiar o uso de Daphnia magna para estudar a evolução do dimorfismo sexual.
"Vários grupos estudaram o desenvolvimento de características específicas do sexo em organismos modelo, como camundongo e Drosophila. Esses modelos são informativos, mas eles não são adequados para estudar a evolução. Daphnia magna tem uma posição mais ancestral e um sistema sexual único, " ele diz.
