Atributos genômicos explicados por certas características da história de vida em aves neoaviárias

Modelos que são testados por PSEMs. Os modelos descrevem como atributos genômicos aviários, incluindo comprimento de microssatélite ortólogo, comprimento de TE e comprimento de deleção, evoluíram sob a covariação de perda e ganho de DNA (a seta entre comprimento de TE e comprimento de deleção), efeito de traços de história de vida em atributos genômicos (setas entre massa corporal, tempo de geração e atributos genômicos) e contribuições de atributos genômicos para o tamanho do genoma (ou tamanho do conjunto). As setas cinza indicam relacionamentos que são comuns em todos os três modelos. As setas azuis/vermelhas referem-se a relacionamentos específicos do modelo. As setas unidirecionais indicam relações que são presumivelmente causais, e as setas bidirecionais indicam erros correlacionados entre as variáveis. (A) Modelo 1:A evolução dos atributos genômicos não está relacionada aos traços da história de vida. (B) Modelo 2:Os traços de história de vida correlacionam-se com a evolução dos atributos genômicos conforme previsto pela hipótese a priori. (C) Modelo 3:Um modelo completo que faz todas as conexões possíveis entre traços de história de vida e atributos genômicos. Crédito:Avanços Científicos (2022). DOI:10.1126/sciadv.abo0099

As mutações são a matéria-prima da evolução. Por exemplo, uma única mudança em um par de bases de DNA pode fazer com que uma molécula de proteína perca sua função, com efeitos potencialmente importantes no organismo como um todo. No entanto, mutações – e especialmente aquelas que não têm grandes efeitos – também podem fornecer um roteiro para determinar se há um padrão na evolução de atributos genômicos, como substituições de nucleotídeos.
Em um estudo recente publicado na revista Science Advances , Prof. Lei Fumin do Instituto de Zoologia da Academia Chinesa de Ciências, juntamente com pesquisadores do Museu Field de Chicago e da Universidade de Zhejiang, revelou que os atributos genômicos estão correlacionados com os traços da história de vida em Neoaves, o clado aviário que compõe mais de 95% de todas as espécies de aves existentes.

Já em 1993, Martin e Palumbi descobriram que animais menores, tanto endotérmicos quanto ectotérmicos, abrigam mais mudanças nas sequências de DNA de certos genes do que animais maiores. Com base nessas descobertas, os cientistas suspeitaram que características da história de vida, como taxa metabólica e tempo de geração, ambos estreitamente dimensionados com a massa corporal, podem afetar a taxa na qual as mutações são produzidas e, portanto, acumuladas.

Em outras palavras, uma vez que a taxa metabólica (ou massa corporal) e o tempo de geração podem refletir diferentes aspectos da geração de mutações, podemos esperar que o acúmulo de mutações geradas de forma diferente esteja relacionado a diferentes traços de história de vida.

Com os avanços na tecnologia de sequenciamento do genoma e os ricos dados de longo prazo acumulados sobre as características da história de vida das aves, os cientistas agora são capazes de abordar essa questão de uma perspectiva genômica ligeiramente diferente. Por exemplo, em vez de estudar as mudanças nos pares de bases das sequências de DNA, os pesquisadores atuais analisaram um conjunto de atributos genômicos que podem representar mutações geradas por diferentes processos.

Neste estudo, usando mais de 200 sequências de genoma completo que o Projeto Bird 10.000 Genomas produziu na última década, os pesquisadores investigaram o comprimento de microssatélites ortólogos, elementos transponíveis e deleções de DNA. Eles estudaram especificamente como essas características genômicas se correlacionam com o tempo de geração e a massa corporal. Como os elementos transponíveis e as deleções de DNA também impulsionam a expansão e a contração do tamanho do genoma, os pesquisadores também estudaram a relação entre essas duas características genômicas e a variação no tamanho do genoma.

Usando modelos estatísticos, os pesquisadores encontraram suporte para uma conexão entre o tempo de geração e o comprimento de microssatélites ortólogos e elementos transponíveis entre aves neoaviárias (excluindo passeriformes). Eles também encontraram suporte para uma conexão entre a massa corporal e o comprimento das deleções de DNA entre as mesmas aves.

Nos passeriformes, por outro lado, o padrão é menos significativo. No entanto, uma conexão entre o tempo de geração e o comprimento das deleções de DNA é suportada.

A contribuição das deleções de DNA para a evolução do tamanho do genoma é semelhante à dos elementos transponíveis, de acordo com o Prof. Lei.

Este estudo destaca a conexão entre traços de história de vida e atributos genômicos. Em particular, mostra que pássaros menores acumulam mais deleções de DNA e têm genomas menores. + Explorar mais