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Se você já teve um jardim, provavelmente conhece os híbridos, desde tomates resistentes a doenças até lírios Stargazer.
Híbridos – comuns na agricultura e na natureza – têm cromossomos de duas ou mais espécies parentais. Em alguns casos, incluindo morangos, peixes dourados e várias outras espécies, esses cromossomos parentais díspares tornam-se duplicados, uma condição conhecida como alopoliploidia.
Em “Transposon signatures of allopolyploid subgenoma evolution”, um artigo recente publicado na revista Natureza Comunicações, O professor assistente de ciências biológicas da Universidade de Binghamton, Adam Session, e Daniel S. Rokhsar, professor de genética, evolução e desenvolvimento da Universidade da Califórnia, Berkeley, descrevem uma maneira de rastrear esses genomas até as espécies progenitoras do híbrido polipóide.
Ao contrário dos métodos anteriores, que usam a comparação com espécies não híbridas relacionadas para decifrar a ancestralidade polipóide, o método dos autores permite que eles descubram ancestrais distintos observando os padrões genômicos no próprio híbrido.
“Cada genoma ancestral carrega um conjunto único de elementos repetitivos”, explicou Session. “Portanto, se encontrarmos conjuntos de cromossomos em um polipóide que carregam diferentes elementos repetitivos, isso prova a ancestralidade híbrida e nos permite descobrir quais cromossomos foram herdados juntos vindos das várias espécies progenitoras”.
No artigo, eles aplicam o método a alguns casos bem estudados de híbridos poliploides, como fumo, algodão e peixes ciprinídeos, como dourado e carpa. Eles também o usam para desvendar os ancestrais disputados de outros híbridos, incluindo linho falso e morangos.
“Em muitos casos, os ancestrais dos poliploides vivos não são conhecidos. Usando nosso método, podemos descobrir a origem ancestral de diferentes cromossomos apenas estudando o próprio genoma poliploide e dividir os cromossomos em conjuntos, ou ‘subgenomas’, derivados de seus vários ancestrais”, disse ele. “Além de identificar os subgenomas, também podemos dizer a ordem em que foram reunidos.”
A poliploidização – a duplicação de genomas em um híbrido que estabiliza sua ancestralidade – é muito mais comum em plantas do que em animais, já que as plantas podem tolerar melhor múltiplas cópias de seus genomas, explicou Session. O processo de poliploidização está mais envolvido com espécies animais, embora aconteça em alguns peixes e anfíbios. No caso do peixinho dourado, os autores provaram pela primeira vez que eles compartilham as mesmas sequências de genes duplicados da carpa comum e, portanto, um ancestral híbrido comum.
A poliploidia é desconhecida em mamíferos, embora a hibridização ainda seja possível. Tomemos as mulas, por exemplo, que são um híbrido entre cavalos e burros: os mulas machos são efetivamente estéreis, embora as mulas fêmeas possam acasalar com qualquer uma das espécies progenitoras. Mas sem a duplicação genômica, o tipo híbrido distinto não pode ser propagado de forma estável.
Um tetraploide como o algodão tem quatro cópias de cada cromossomo, duas de cada um dos dois ancestrais, enquanto os hexaplóides – como o falso linho – têm seis cromossomos derivados de três espécies parentais. Com oito cópias de cada cromossomo, um octoploide como o morango tem quatro espécies ancestrais.
Os poliplóides têm uma biologia complexa que ainda está sendo decifrada, e descobrir a estrutura do subgenoma de seus genomas é um passo à frente. Ao longo de milhões de anos, os genes contribuídos por cada uma das espécies parentais evoluem em seu novo contexto poliploide. Alguns genes redundantes são perdidos ou inativados; outros podem desenvolver novas funções ou novas interações com suas contrapartes nos outros sub-genomas. O novo trabalho argumenta que a ordem em que as espécies parentais são adicionadas à mistura poliploide emergente em um poliploide superior como o morango pode ter um impacto profundo na forma como esses processos evolutivos ocorrem. Classificar o impacto desses duplicados no poliploide em evolução é um desafio contínuo, disseram os autores.
“Entender a evolução do genoma poliploide como um todo é importante para o campo mais amplo da biologia vegetal”, disse Session. “Muitas culturas importantes, como milho e culturas emergentes de biocombustíveis, como miscanthus e switchgrass, são afetadas por esse processo, e esperamos aproveitar sua flexibilidade genômica para criar variedades novas e melhoradas”.
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