Em uma descoberta que desafia mais de um século de sabedoria convencional evolutiva, os corais demonstraram passar mutações somáticas – mudanças na sequência de DNA que ocorrem em células não reprodutivas – para seus descendentes. A descoberta, feita por uma equipe internacional de cientistas liderada por biólogos da Penn State, demonstra uma nova rota potencial para a geração de diversidade genética, que é a matéria-prima para a adaptação evolutiva, e pode ser vital para permitir que corais ameaçados se adaptem às rápidas mudanças ambientais. condições.
"Para que uma característica, como a taxa de crescimento, evolua, a base genética dessa característica deve ser passada de geração em geração", disse Iliana Baums, professora de biologia da Penn State e líder da equipe de pesquisa.

"Para a maioria dos animais, uma nova mutação genética só pode contribuir para a mudança evolutiva se ocorrer em uma linhagem germinativa ou célula reprodutiva, por exemplo, em um óvulo ou espermatozóide. Mutações que ocorrem no resto do corpo, nas células somáticas, foram pensado para ser evolutivamente irrelevante porque eles não são passados ​​para a prole. No entanto, os corais parecem ter uma maneira de contornar essa barreira que parece permitir que eles quebrem essa regra evolutiva."

Desde a época de Darwin, nossa compreensão da evolução tornou-se cada vez mais detalhada. Agora sabemos que as características de um organismo são fortemente determinadas pela sequência de seu DNA. Os indivíduos de uma população variam em sua sequência de DNA, e essa variação genética pode levar à variação de características, como o tamanho do corpo, que podem dar a um indivíduo uma vantagem reprodutiva.

Apenas raramente ocorre uma nova mutação genética que dê a um indivíduo tal vantagem reprodutiva e a evolução só pode prosseguir se — e esta é a chave — o indivíduo puder passar a mudança para sua prole.

"Na maioria dos animais, as células reprodutivas são segregadas das células do corpo no início do desenvolvimento", disse Kate Vasquez Kuntz, estudante de pós-graduação da Penn State e co-autora principal do estudo.

"Assim, apenas as mutações genéticas que ocorrem nas células reprodutivas têm o potencial de contribuir para a evolução da espécie. Esse processo lento de espera por mutações raras em um determinado conjunto de células pode ser particularmente problemático, dada a natureza rápida das mudanças climáticas. No entanto, , para alguns organismos, como os corais, a segregação das células reprodutivas de todas as outras células pode ocorrer mais tarde no desenvolvimento ou pode nunca ocorrer, permitindo que um caminho para mutações genéticas viaje do corpo de um pai para sua prole. Isso aumentaria a variação genética e potencialmente até servir como um sistema de 'pré-triagem' para mutações vantajosas."

Os corais podem se reproduzir tanto assexuadamente (através de brotamento e fragmentação de colônias) quanto sexualmente, produzindo óvulos e espermatozóides. Para os corais Elkhorn estudados aqui, que transmitem seus óvulos e espermatozóides na água em eventos de desova, os ovos de uma colônia de corais geralmente são fertilizados por espermatozóides de uma colônia vizinha.

No entanto, a equipe de pesquisa descobriu que alguns ovos de coral Elkhorn se desenvolveram em descendentes viáveis ​​sem que um segundo coral estivesse envolvido, uma espécie de reprodução sexual monoparental.

"Esta reprodução monoparental nos permitiu pesquisar mais facilmente possíveis mutações somáticas do coral pai e rastreá-las na prole, simplificando o número total de possibilidades genéticas que poderiam ocorrer na prole", disse Sheila Kitchen, co-autora principal. do estudo, um pesquisador de pós-doutorado na Penn State e do Instituto de Tecnologia da Califórnia co-autor principal do estudo.

A equipe de pesquisa genotipou amostras - usando uma ferramenta molecular de alta resolução chamada microarray para investigar as diferenças de DNA entre as amostras - de dez locais diferentes em uma grande colônia de corais Elkhorn que produziu descendentes monoparentais e amostras de cinco colônias vizinhas em quase 20.000 localizações genéticas.

Os resultados mostraram que todas as seis colônias de corais separadas pertenciam ao mesmo genótipo de coral original (conhecido como "genet"), o que significa essencialmente que eram clones derivados de uma única colônia original por meio de reprodução assexuada e fragmentação de colônias. Assim, qualquer variação genética encontrada nesses corais teria sido resultado de mutação somática. A equipe encontrou um total de 268 mutações somáticas nas amostras, com cada amostra de coral abrigando entre 2 e 149 mutações somáticas.

A equipe então analisou a prole monoparental da colônia de corais Elkhorn e descobriu que 50% das mutações somáticas foram herdadas. O mecanismo exato de como as mutações somáticas chegam às células germinativas nos corais ainda é desconhecido, mas os pesquisadores suspeitam que a segregação entre as células do corpo e da linha germinativa nos corais pode ser incompleta e algumas células do corpo podem reter a capacidade de formar células germinativas. , permitindo que mutações somáticas cheguem à prole. Eles também encontraram evidências da herança de mutações somáticas em alguns descendentes do acasalamento de dois pais de coral separados, mas precisarão de estudos adicionais para confirmar isso.

“Como os corais crescem como colônias de pólipos geneticamente idênticos, as mutações somáticas que surgem em um pólipo de coral podem ser expostas ao meio ambiente e avaliadas quanto à sua utilidade sem necessariamente afetar toda a colônia”, disse Baums.

"Portanto, células com mutações potencialmente prejudiciais podem morrer e células com mutações potencialmente vantajosas podem prosperar e se espalhar à medida que a colônia de corais continua a crescer. têm uma ferramenta adicional que pode acelerar sua adaptação às mudanças climáticas."

Um artigo descrevendo a pesquisa aparece na revista Science Advances . + Explorar mais

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