Permutações de pigmentos sugerem que novos genes são o que fazem uma nova espécie – Strong The One

Monkeyflowers são famosos por crescer em solos duros e ricos em minerais, onde outras plantas não podem. Eles também são notoriamente diversos em forma e cor. E as Monkeyflowers fornecem um exemplo clássico de como uma mudança em um único gene pode gerar uma nova espécie. Nesse caso, uma espécie de macaco-flor perdeu os pigmentos amarelos nas pétalas, mas ganhou rosa há cerca de 5 milhões de anos, atraindo abelhas para a polinização. Mais tarde, uma espécie descendente acumulou mutações em um gene chamado YUP que recuperou os pigmentos amarelos e levou à produção de flores vermelhas. A espécie parou de atrair abelhas. Em vez disso, os beija-flores a polinizaram, isolando geneticamente as flores vermelhas e criando uma nova espécie.

O botânico da UConn, Yaowu Yuan, e a pesquisadora de pós-doutorado Mei Liang (atualmente professora da Universidade Agrícola do Sul da China), com colaboradores de outros quatro institutos, mostraram agora exatamente qual gene foi alterado para evitar que as flores de macaco fiquem amarelas. Sua pesquisa, publicada esta semana na Ciênciaacrescenta peso a uma teoria de que novos genes criam diversidade fenotípica e até novas espécies.

O gene YUP em questão é encontrado em um locus, ou região, do genoma do monkeyflower que possui três novos genes. Esses novos genes não são encontrados em espécies fora desse grupo. Eles são duplicatas de outros genes de outras partes do genoma da Monkeyflower. Em particular, YUP é uma duplicata parcial de um gene pré-existente que não tem nada a ver com cor.

O pensamento genético padrão é que os genes duplicados parciais regulam os genes dos quais são derivados; era muito improvável que esses genes afetassem um gene não relacionado. Liang decidiu investigar o que esses genes estavam fazendo de qualquer maneira, contra o conselho de Yuan, que achou que era uma perda de tempo. Mas a persistência de Liang valeu a pena: ela descobriu que o gene YUP estava, na verdade, visando o principal regulador dos carotenóides das plantas, os pigmentos que tornam as flores de macaco e outras plantas amarelas. YUP produziu muitos pequenos RNAs que suprimiram o gene carotenóide. Existem muito poucos exemplos de genes que produzem pequenos RNAs que afetam características importantes para a criação de uma nova espécie.

“Essa experiência realmente me ensinou como é importante não se restringir à ‘sabedoria convencional’”, diz Yuan. O YUP não apenas regula um gene, como também não está relacionado a ele; os outros dois genes neste mesmo locus também afetam a cor das flores de macaco, diz Yuan.

A singularidade desses três genes, encontrados apenas em algumas flores de macaco estreitamente relacionadas, é uma pista importante de como novas espécies evoluem.

“Quase todas as espécies têm genes únicos”, chamados de ‘específicos do táxon’ porque são encontrados apenas em um pequeno grupo de espécies. “Na maioria das vezes, não temos ideia do que esses genes fazem”, diz Yuan. Esta pesquisa mostra que esses genes específicos do táxon podem ser as chaves para as novas espécies. Anteriormente, muitos geneticistas e biólogos evolutivos pensavam que eram as mudanças na expressão de genes comuns compartilhados por muitas espécies diferentes que as diferenciavam, e que o pequeno número de genes idiossincráticos provavelmente não seria importante.

“Achamos que entendemos a evolução bem o suficiente para fazer previsões. Mas agora estamos percebendo que realmente não entendemos. A evolução é tão imprevisível”, diz Yuan.

Seu laboratório agora está analisando como o genoma da flor-de-macaco controla espacialmente a produção de pigmento. Por exemplo, algumas flores de macaco têm pétalas superiores totalmente brancas, mas pétalas inferiores coloridas. Yuan e seus colegas querem saber como as plantas suprimem o pigmento apenas em certas partes da flor.