A humilde mosca da fruta é um dos animais mais estudados do planeta e novos insights continuam a ser revelados sobre a evolução da mosca graças ao DNA centenário.
Por Universidade de Wisconsin-Madison com informações de Science Daily
Na época em que os maiores entusiastas das moscas da Suécia do século XIX – Carl Fredrik Fallén, por exemplo, e mais tarde Johan Wilhelm Zetterstedt – coletavam insetos para o que se tornaria as coleções entomológicas da Universidade de Lund, eles se perguntavam exatamente o que era aquele zumbido vindo de sua lata de uvas passas.
Avançando 200 anos, a humilde mosca da fruta, mais conhecida pelos geneticistas como Drosophila melanogaster, é um dos animais mais estudados do planeta. E o DNA das curiosidades centenárias de Fallén e Zetterstedt ainda revela novos conhecimentos sobre a evolução da mosca à medida que se espalha junto com as pessoas para novas partes do mundo.
Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison e da Universidade de Lund extraíram e analisaram DNA de moscas-das-frutas alojadas em coleções de museus em Lund, Estocolmo e Copenhague. As moscas são espécimes de museu recolhidos por naturalistas na Europa já na primeira década do século XIX e recentemente na década de 1930.
Os primeiros caçadores de moscas consideravam que valia a pena manter qualquer inseto que conseguissem encontrar – os espécimes de Fallén incluem, de fato, alguns que parecem ter apreciado as suas passas – mas provavelmente não poderiam ter concebido a importância da Drosophila para a ciência .
“Esta espécie tem sido um ator chave na ciência biológica básica há mais de um século”, diz John Pool, professor de genética da UW-Madison. “Recorremos a ele para aprender coisas sobre as regras básicas da vida, como é a variação genética nas populações naturais, como diferentes forças evolutivas moldam a diversidade. E isso é apenas na minha área.”
Isso significa que os genes das moscas-das-frutas podem ter sido sequenciados, catalogados e descritos com mais frequência do que qualquer outro animal. Mas essas amostras vieram de espécimes modernos. Dado que uma mosca da fruta vive cerca de 50 dias, as novas amostras de DNA – descritas num estudo publicado na revista PLOS Biology – provêm de alguns parentes muito antigos das moscas que hoje em dia zumbem nas nossas fruteiras.
“Não é tão incomum obter DNA útil de espécimes muito antigos de nossos ancestrais hominídeos ou de outros animais”, diz Pool. “Mas o número de gerações – cerca de 3.000 – que decorreram nas populações de moscas desde que algumas destas que sequenciamos estavam vivas é aproximadamente o mesmo número das nossas gerações desde que os humanos emergiram de África.”
O zoólogo de Lund, Marcus Stensmyr, recuperou material genético das moscas do museu, mergulhando-as em uma solução que rompe as membranas celulares para liberar grandes moléculas em seu interior. As moscas foram lavadas e secas e devolvidas ao acervo do museu. Seu DNA foi extraído da solução e analisado na UW-Madison.
Surpreendentemente, os investigadores descobriram que as moscas da fruta recolhidas na Suécia no início de 1800 eram geneticamente mais semelhantes às moscas do século XXI do que as amostras suecas da década de 1930. Isso provavelmente se deve ao lugar das moscas mais antigas na história da Drosophila como algumas das primeiras chegadas ao norte de sua distribuição original na África Austral. Durante algum tempo, eles foram um pequeno posto avançado, no qual mutações aleatórias fariam diferenças maiores na população – mais do que é chamado de “deriva genética” – à medida que o século XIX se tornasse o século XX. No entanto, as moscas suecas tornar-se-iam menos únicas quando os seus números fossem reforçados a partir do conjunto genético mais amplo da Europa.
“Teria havido um grande aumento no transporte de frutas entre a década de 1930 e o presente e, em geral, mais transporte humano, o que provavelmente aumentou as oportunidades para a migração de Drosophila em distâncias mais longas ”, diz Pool. “Então, o que pensamos que estamos vendo entre a década de 1930 e o presente é o efeito dessa migração basicamente homogeneizando a variação genética”.
Ao comparar as mudanças ao longo dos séculos nas amostras de moscas agora à sua disposição, os investigadores também identificaram um punhado de genes que mostram sinais de pressão evolutiva.
“Esse foi um interesse fundamental do nosso estudo, tentar descobrir quais genes podem ter sido os mais importantes para ajudar esta população de moscas a adaptar-se a um clima e a um ambiente muito novos”, diz Pool.
As diferenças entre o DNA dos espécimes da década de 1930 e os seus parentes atuais revelaram o surgimento de um gene chamado Cyp6g1, que agora é conhecido por tornar as moscas mais resistentes ao pesticida DDT.
“Esse foi o nosso melhor resultado no intervalo de tempo mais recente”, diz Pool. “E isso fazia todo o sentido, em termos de quando o DDT foi introduzido.”
Isso aconteceria na década de 1940, não muito depois de as fontes de Drosophila mais recentes do estudo ainda estarem no ar. Antes disso, importantes mudanças genéticas mostram um gene chamado Ahcy ajudando a adaptação das moscas do século XIX a temperaturas mais frias e dias mais curtos – factores importantes nos ciclos reprodutivos da mosca – na Suécia (e noutros lares de alta latitude).
Pensava-se que outro gene, ChKov1, estava relacionado com inseticidas, mas o DNA de moscas de museu recolhidas em 1800 mostrou que o gene evoluiu antes mesmo de os inseticidas relevantes terem sido inventados. Trabalhos anteriores de outros investigadores sugeriram que o ChKov1 também conferia resistência a um vírus, chamado sigmavírus, que se acredita ter aparecido em moscas há cerca de 200 anos.
“Nossos resultados favorecem fortemente a hipótese da resistência viral em detrimento da hipótese da resistência aos inseticidas”, diz Pool. “Então, esse é um exemplo de gene que já foi sugerido estar sob seleção natural, mas aprendemos algumas coisas novas sobre ele ao ter essas amostras temporais”.
É uma prova do trabalho realizado há muito tempo por cientistas curiosos que abriram novos caminhos em seu campo e pelos profissionais atuais que usam tecnologia moderna com praticamente o mesmo efeito.
“Este é um exemplo do que milhões de espécimes de museus em todo o mundo nos podem dizer sobre as mudanças que ocorreram em muitas espécies diferentes”, diz Pool.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Wisconsin-Madison. Original escrito por Chris Barncard. Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do periódico :
Max Shpak, Hamid R. Ghanavi, Jeremy D. Lange, John E. Pool, Marcus C. Stensmyr. Genomes from historical Drosophila melanogaster specimens illuminate adaptive and demographic changes across more than 200 years of evolution. PLOS Biology, 2023; 21 (10): e3002333 DOI: 10.1371/journal.pbio.3002333
