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Um gafanhoto nascido em um ambiente lotado pode parecer e se comportar de maneira diferente de um gafanhoto nascido isoladamente – mesmo que tenham os mesmos genes. O mecanismo desse fenômeno dependente da densidade, chamado polifenismo, está bem documentado em pulgões e gafanhotos, mas como os genes regulam essas características permaneceu oculto até agora. Pesquisadores da Universidade de Hiroshima analisaram conjuntos de dados coletados de estudos anteriores para entender melhor como os genes podem influenciar uns aos outros para mudar sua expressão dependendo das condições ambientais.
Eles publicaram seus resultados em 23 de setembro em insetos.
“Os pulgões exibem vários tipos de asas e os gafanhotos exibem diferentes cores corporais e comportamentos”, disse o autor correspondente Hidemasa Bono, professor da Escola de Pós-Graduação em Ciências Integradas para a Vida da Universidade de Hiroshima. “Essas pragas agrícolas bem conhecidas são representativas de insetos que exibem plasticidade dependente de densidade. “
Os dados de sequenciamento de RNA, chamados de transcriptoma, são uma coleção de vários genes expressos. Também pode ajudar a identificar novos genes envolvidos na produção de características específicas. Ao realizar uma meta-análise, os pesquisadores combinam os resultados do transcriptoma de vários estudos para ver o que os dados dizem. Neste estudo, os pesquisadores analisaram 66 conjuntos de dados públicos de transcriptoma de sete espécies de pulgões e gafanhotos.
“Acredita-se que a metanálise seja eficaz em fornecer informações adicionais sobre o polifenismo dependente de densidade, porque pode revelar novas informações que não seriam encontradas com métodos convencionais de pesquisa baseados em hipóteses”, disse o primeiro autor Kouhei Toga, pesquisador da Escola de Pós-Graduação da Universidade de Hiroshima. de Ciências Integradas para a Vida. “Este estudo é a primeira meta-análise realizada em conjuntos de dados de duas linhagens evolutivamente distantes e identificou muitos genes responsivos à densidade, que dificilmente foram focos de pesquisas que visam elucidar os mecanismos moleculares da plasticidade dependente da densidade”.
Especificamente, os pesquisadores descobriram que a replicação do DNA, os processos metabólicos do DNA e o ciclo celular mitótico foram todos enriquecidos em resposta a condições lotadas. Segundo Toga, seus resultados enfatizam a importância desses processos – que raramente foram foco de pesquisas nessa área – como mecanismos reguladores na pesquisa de polifenismo dependente de densidade.
Eles também encontraram discrepâncias com alguns estudos, incluindo um que descobriu que um gene relacionado à pigmentação em gafanhotos mais gregários era mais expresso em condições isoladas. Quando comparado com os dados de outros estudos, os pesquisadores descobriram que o gene se encaixa em uma categoria de outros genes que regulam positivamente sua expressão quando sob estresse oxidativo. De acordo com Bono, o estresse oxidativo é uma explicação mais provável para a alta expressão gênica em gafanhotos solitários do que em condições de aglomeração.
“Também descobrimos que as modificações do sistema neurológico podem desempenhar um papel importante na indução de mudanças fenotípicas dependentes da densidade em duas linhagens”, disse Bono, explicando que vários genes que funcionam no sistema nervoso, o que levaria a mudanças comportamentais dependentes da densidade, aumentaram sob condições isoladas. condições.
As descobertas podem ser geralmente aplicadas a outras espécies que exibem polifenismo dependente de densidade devido à grande quantidade de dados de tantos estudos, que servem como uma verificação cruzada de hipóteses e resultados anteriores, de acordo com Toga.
“Com o aumento dos dados públicos de sequenciamento de RNA, uma meta-análise que combina os dados de vários estudos conseguiu fornecer novos insights sobre processos biológicos direcionados”, disse Toga. “Esperamos que a análise funcional dos genes identificados neste estudo leve ao desenvolvimento de métodos para controlar o crescimento de pulgões e gafanhotos. Esperamos também esclarecer como os organismos respondem e se adaptam à densidade aplicando a meta-análise a várias espécies. “
O Centro de Inovação para Transformação Bio-Digital e a Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia apoiaram esta pesquisa. Os cálculos para este trabalho foram realizados nos computadores do Centro de Inovação de Edição do Genoma da Universidade de Hiroshima.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Hiroshima. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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