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Uma equipa internacional de cientistas marinhos, liderada pela Universidade de Groningen, na Holanda, e pelo Centro de Estudos Costeiros, nos EUA, estudou o ADN de grupos familiares de quatro espécies diferentes de baleias para estimar as suas taxas de mutação. Os resultados revelaram taxas de mutação muito mais elevadas do que se pensava anteriormente e que são semelhantes às de mamíferos mais pequenos, como humanos, macacos e golfinhos. Utilizando as taxas recentemente determinadas, o grupo descobriu que o número de baleias jubarte no Atlântico Norte antes da caça às baleias era 86% inferior ao sugerido por estudos anteriores. O estudo é a primeira prova de que este método pode ser usado para estimar taxas de mutação em populações selvagens e foi publicado na revista Ciência em 1º de setembro.
A taxa de mutação é um parâmetro chave em genética e genômica, onde é usada para determinar taxas de evolução e adaptação. Também é usado para calcular o número de baleias nos oceanos antes de serem dizimadas pela caça comercial em grande escala. No entanto, é difícil estimar a taxa a que novas mutações aparecem nas baleias, ou em qualquer espécie selvagem.
Método de linhagem
Durante muito tempo, o método filogenético foi utilizado para medir as taxas de mutação. Este método utiliza dados fósseis de diferentes espécies para estimar quando elas divergiram. Posteriormente, o DNA dessas espécies é comparado para inferir quantas mutações devem ter ocorrido desde a divergência. ‘No entanto, o registro fóssil não é tão exato. E algumas mutações podem ter desaparecido ao longo do tempo”, afirma Per Palsbøll, professor de Evolução e Conservação Marinha na Universidade de Groningen. Ele estuda baleias desde o final da década de 1980 e é autor correspondente do Ciência papel.
Uma abordagem mais recente é o método de pedigree, que utiliza os genomas de um par de pais e de seus descendentes para identificar novas mutações na prole. Este método mais direto baseia-se em muito poucas suposições e é ideal para comparar taxas de mutação entre diferentes espécies, como baleias e humanos.
Especialmente em espécies selvagens, o desafio é obter amostras de tecidos de ambos os pais e dos seus descendentes. Primeiro autor Marcos Suárez-Menéndez: ‘O método só foi usado em alguns animais que vivem na natureza, como um único casal de lobos e seus filhotes. Também tem sido utilizado para estimar taxas de mutação em animais de zoológico, embora seja incerto se isto reflecte as taxas de mutação na natureza, onde as condições são muito diferentes.’ No entanto, a equipa, composta por cientistas dos Países Baixos, EUA, Gronelândia, Dinamarca, Canadá e Reino Unido, conseguiu utilizar amostras de biópsias de pele recolhidas de baleias durante uma colaboração que já dura mais de trinta anos.
Besta
Palsbøll coletou suas primeiras amostras de biópsia de baleia entre icebergs nas águas ao largo da Groenlândia Ocidental em 1988. ‘Para fazer isso, tivemos que navegar muito perto de uma baleia e depois disparar um dardo com ponta oca usando uma besta.’ O dardo perfura uma amostra e volta para a água de onde foi coletado.
Encontrar ambos os pais de um filhote de baleia é o primeiro passo para medir a taxa de mutação usando o método de pedigree. É aqui que entram as análises de DNA em grande escala. Suárez-Menéndez analisou dados gerados pela outra primeira autora, Martine Bérubé, a partir de marcadores microssatélites no DNA. Este DNA foi extraído de um grande arquivo de amostras de biópsias de baleias e usado para criar uma impressão digital genética de indivíduos. “Examinei os dados dos microssatélites para encontrar indivíduos que fossem parentes entre mãe e filhote. Em seguida, procurei possíveis pais no banco de dados.
Desta forma, ele conseguiu identificar 212 supostos trios de pais e descendentes em quatro espécies diferentes de baleias. O DNA de oito trios foi então enviado para sequenciamento do genoma. Após uma verificação final de paternidade, Suárez-Menéndez e os seus colegas estimaram o número de novas mutações na cria e a taxa média de mutação nas baleias.
Baleação industrial
Os resultados mostraram que as taxas de mutação nas baleias são semelhantes às taxas observadas nos pedigrees de mamíferos menores, como humanos, macacos e golfinhos. Em contraste, as estimativas anteriores em baleias utilizando o método filogenético foram muito mais baixas em comparação com estes mamíferos mais pequenos. Suárez-Menéndez: ‘E tal como nos humanos, a maioria das novas mutações tem origem no pai. Então, as baleias são muito parecidas conosco nesse aspecto”.
A equipe também usou um método de pedigree materno ligeiramente diferente para estimar as taxas de mutação no DNA das mitocôndrias, as usinas de energia da célula. Este método até agora só foi usado em pinguins. As mitocôndrias e seu DNA são transmitidos através da linha materna e Suárez-Menéndez aproveitou quatro décadas de dados de avistamento de pares de vacas e bezerros jubarte no Golfo do Maine, dirigidos pelo autor sênior Jooke Robbins no Centro de Estudos Costeiros. “O nosso estudo revelou que a taxa de mutação no ADN mitocondrial das baleias também é muito superior às estimativas anteriores baseadas no método filogenético”, explica Suárez-Menéndez.
As taxas de mutação mais altas recentemente determinadas foram usadas para inferir o número de baleias no Atlântico Norte antes da caça industrial às baleias. O resultado foi 86% menor do que as estimativas relatadas anteriormente, baseadas nas taxas de mutação filogenética. “As nossas novas taxas de mutação sugeriam que cerca de 20 mil baleias jubarte viviam no Atlântico Norte antes da caça comercial às baleias, em contraste com a estimativa anterior de 150 mil”, diz Palsbøll. Esta é uma informação importante, não só para a conservação das baleias, mas também para a nossa compreensão do estado dos oceanos antes da caça às baleias. Palsbøll: ‘Outra conclusão de consequências abrangentes é que o nosso estudo mostra que é inteiramente viável estimar a taxa de mutação em animais selvagens.’
Câncer
As taxas de mutação semelhantes às humanas nas baleias também levaram os autores a rejeitar uma possível causa do paradoxo de Peto. Esta é a observação de que, ao nível da espécie, a incidência do cancro não parece estar correlacionada com o número de células num organismo. As baleias têm cem a mil vezes mais células do que, por exemplo, os humanos, por isso, se tiverem a mesma taxa de cancro que os humanos, deverão contrair cancro muito cedo na vida. Vários mecanismos foram propostos para proteger estes grandes mamíferos marinhos contra o cancro. Uma delas é uma taxa de mutação mais lenta, como consequência das baleias terem taxas metabólicas muito mais baixas. A descoberta de que este não é o caso implica que outros mecanismos estão provavelmente em jogo nas baleias, tais como um aumento no número de cópias do gene p53 que protege contra o cancro.
Finalmente, como o estudo se baseou num grande número de amostras de tecidos recolhidas ao longo de várias décadas, o Ciência O artigo destaca a importância de projetos de pesquisa ecológica de longo prazo. Palsbøll: ‘É difícil obter financiamento sustentado para este tipo de estudos ecológicos de longo prazo. No entanto, não teríamos sido capazes de fazer esta investigação sem o empenho e a dedicação sustentados dos muitos colegas que registaram todos os avistamentos e recolheram as amostras nas quais o nosso estudo se baseou.’
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