Quase metade do genoma humano é composto de parasitas genéticos - transposons, plasmídeos, vírus, e outros elementos genéticos que têm uma coisa em comum:eles não fazem nenhuma contribuição benéfica para seus hospedeiros, e às vezes pode ter efeitos prejudiciais. Parasitas genéticos - às vezes chamados de "genes egoístas" - se originaram no início da história da vida e hoje estão presentes em quase todos os organismos vivos.

A descoberta de que os parasitas genéticos são tão onipresentes e abundantes é uma das muitas descobertas surpreendentes no campo da genômica, mas muitas perguntas permanecem sem resposta. Uma das questões mais básicas é simplesmente como os parasitas genéticos conseguiram persistir por tanto tempo, apesar da evidência de que eles são prejudiciais em escalas de tempo evolucionárias. Tipicamente, a seleção natural resulta em deleções de genes prejudiciais, então a questão principal é, por que a seleção natural não eliminou os parasitas genéticos?

Em um novo estudo publicado em EPL , pesquisadores Jaime Iranzo e Eugene V. Koonin do National Institutes of Health em Bethesda, Maryland, descobriram que a transferência horizontal de genes pode ser uma das chaves para a compreensão da persistência e disseminação de parasitas genéticos ao longo do tempo evolutivo.

Na transferência horizontal de genes (HGT), a informação genética é transferida para um organismo por uma variedade de mecanismos diferentes do processo tradicional de transferência de DNA de pais para filhos. Por exemplo, um organismo pode receber material genético diretamente de outro organismo - mesmo que seja de uma espécie diferente - ou coletar material genético do ambiente circundante. Para parasitas genéticos, HGT oferece uma maneira de infectar novos hospedeiros, fornecendo um mecanismo potencial para compensar as perdas devido à seleção natural.

Os primeiros estudos mostraram, Contudo, que é improvável que o HGT sozinho possa permitir que os parasitas genéticos persistam por longos períodos de tempo, assumindo taxas típicas de HGT. Pesquisas posteriores sugeriram que flutuações aleatórias nas taxas de HGT podem permitir a persistência de alguns parasitas genéticos.

Agora no novo estudo, os pesquisadores analisaram grandes quantidades de dados sobre a disseminação de parasitas genéticos em populações microbianas, e usou-o para estimar as taxas mínimas de transferência de HGT necessárias para a sobrevivência a longo prazo dos parasitas genéticos. A análise envolveu o uso de modelagem matemática e genômica comparativa para quantificar os efeitos de vários fatores na propagação e persistência de parasitas genéticos.

Os pesquisadores descobriram que, embora a taxa crítica de HGT dependa da força da seleção natural e da taxa de exclusão do gene, as taxas típicas de HGT de parasitas genéticos são geralmente altas o suficiente para garantir sua sobrevivência a longo prazo. As descobertas fornecem evidências de que parasitas genéticos podem usar HGT para superar a seleção natural e persistir nos genomas de seus hospedeiros por bilhões de anos. Seus resultados também ajudam a explicar por que diferentes tipos de parasitas genéticos usam estratégias diferentes.

"Ao quantificar o custo dos parasitas genéticos e a taxa mínima de HGT que os parasitas requerem para persistir, obtivemos uma compreensão fundamental de por que os genes egoístas diferem em suas estratégias parasitárias, "Iranzo disse Phys.org . "Por exemplo, parasitas genéticos que são muito deletérios precisam de taxas de HGT muito altas, que só pode ser alcançado evoluindo mecanismos autônomos para HGT (o caso dos vírus e plasmídeos conjugativos) ou pegando carona em outro parasita que é autônomo para HGT (o caso dos módulos toxina-antitoxina). Parasitas genéticos leves, como transposons, tem mais opções, tais como mecanismos em evolução que lhes permitem proliferar dentro de seus genomas hospedeiros. "

Embora os parasitas genéticos não forneçam quaisquer benefícios funcionais aos seus hospedeiros, a competição entre os primeiros organismos vivos e os parasitas genéticos pode ter desempenhado um papel vital em alguns dos principais eventos evolutivos da história dos organismos vivos. Por exemplo, esta competição pode ter sido uma das forças motrizes por trás da compartimentação celular, bem como a origem de formas de vida multicelulares, e também pode ter tornado os organismos vivos mais resistentes às invasões de outros parasitas. Compreender a persistência de parasitas genéticos tem implicações para a compreensão desses eventos, bem como para ajudar a responder outras perguntas.

"Uma extensão natural do nosso trabalho é estudar as interações entre diferentes classes de parasitas genéticos, ", Disse Iranzo." Como a presença de um parasita genético afeta a sobrevivência de longo (e curto) prazo de outros parasitas genéticos? Que fatores ecológicos e evolutivos promovem a cooperação e / ou competição entre parasitas genéticos? Um segundo foco seria capturar a dinâmica transitória observada na escala de múltiplas populações e espécies, onde os parasitas genéticos parecem estar proliferando em algumas espécies e diminuindo em outras. "

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