Sabe de nada, humano! Um genoma de planária desafia nosso entendimento de como a vida funciona

por Piter Kehoma Boll

Finalmente temos uma sequência consideravelmente completa de um genoma de planária, mais precisamente da planária Schmidtea mediterranea, a qual é um importante organismo-modelo para o estudo de células-tronco e regeneração.

Caso você não saiba, planárias possuem uma admirável capacidade de regeneração, de forma que até mesmo pedacinhos pequenos são capazes de se regenerar em um organismo completo. Elas são como um Wolverine da vida real, só que mais legais! Essa incrível habilidade é possível graças à presença de um grupo de células-tronco chamadas neoblastos que podem se diferenciar em qualquer tipo celular encontrado no corpo da planária. De fato, todas as células diferenciadas em planárias são incapazes de sofrer mitose, de forma que os neoblastos são responsáveis por constantemente repor células em todos os tecidos. Mas não estamos aqui para explicar os detalhes da regeneração de planárias. Estamos aqui para falar sobre o genoma de Schmidtea mediterranea!

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Olhe pra esses olhinhos vesgos dizendo “eu vou destruir tudo que vocês acham que sabem, humanos!”. Foto de Alejandro Sánchez Alvarado.*

Um genoma consideravelmente completo de S. mediterranea foi recentemente publicado e sua análise revela algumas características impressionantes.

Para começar, 61,7% do genoma de S. mediterranea é formado de elementos repetidos. Elementos repetidos são basicamente sequências de DNA que ocorrem em múltiplas cópias através do genoma de um organismo. Pensa-se que eles tenham origem em DNA de vírus que foi incorporado ao DNA do hospedeiro. Em humanos, cerca de 46% do genoma é composto de elementos repetidos. A maior parte dos elementos repetidos de S. mediterranea pertence a famílias não identificadas de retroelementos, assim sugerindo que eles são de famílias novas ainda não descritas. Essas repetições são muito longas, tendo mais de 30 mil pares de bases, algo não conhecido em outros animais. O único outro grupo de elementos repetidos com um tamanho similar é encontrado em plantas e conhecido como OGRE (Origin G-Rich Repeated Elements, algo como “elementos repetidos de origem ricos em G”). A longa repetição encontrada em Schmidtea foi então chamada de Burro (Big, unknown repeat rivaling Ogre, ou seja “repetição grande e desconhecida rivalizando com Ogre).

Mas certamente a coisa mais surpreendente sobre o genoma de S. mediterranea é a falta de muitos genes conservados que são encontrados na maioria dos eucariontes e que se pensava serem essenciais para as células funcionarem apropriadamente.

Schmidtea mediterranea não possui alguns genes responsáveis pelo reparo de quebras de cadeias duplas (DSBs, double-stranded breaks) no DNA, o que as tornaria muito suscetíveis a várias mutações e sensíveis a qualquer coisa que induza DSBs. Contudo, planárias são conhecidas por terem uma resistência extraordinária a radiação gama que induz DSBs. Elas possuem outros mecanismos de reparo ou nosso entendimento atual sobre o processo é falho?

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Vários genes “essenciais” e sua presença (em verde) ou ausência (em vermelho) em vários animais. Schmidtea mediterranea não possui nenhum deles. Imagem extraída de Grohme et al. (2018).*

Outro gene importante que não foi encontrado em S. mediterranea é o gene da Ácido Graxo Sintase (FASN, fatty acid synthase), que é essencial para um organismo sintetizar novos ácidos graxos. Planárias, portanto, dependeriam de lipídios adquiridos da dieta. Este gene também está ausente em platelmintos parasitas e a princípio se pensava ser uma adaptação ao parasitismo, mas como ele está ausente também em espécies de vida livre, esse não parece ser o caso. Seria uma sinapomorfia de platelmintos, isto é, um caractere que identifica esse clado de animais?

Isso não é o bastante pra pequena Schmidtea, no entanto. Mais do que isso, essa adorável planária parece não ter os genes MAD1 e MAD2, que são encontrados em virtualmente todos os eucariontes. Esses genes são responsáveis pelo Ponto de Controle da Assembleia do Fuso (SAC, Spindle Assembly Checkpoint), um passo importante durante a divisão celular que previne que as duas cópias de um cromossomo se separem antes que todos estejam conectados ao aparato do fuso. Isso garante que os cromossomos sejam distribuídos igualmente em ambas as células-filhas. Erros neste processo levam a aneuploidia (o número errado de cromossomos em cada célula-filha), que é a causa de algumas desordens genéticas como a síndrome de Down em humanos. Planárias não têm problema em distribuir seus cromossomos apropriadamente, então o que está acontecendo? Elas desenvolveram um novo modo de prevenir o caos celular ou, de novo, nosso atual entendimento sobre esse processo é falho?

Vamos esperar pelos próximos capítulos.

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Referência:

Grohme, M. A.; Schloissnig, S.; Rozanski, A.; Pippel, M.; Young, G. R.; Winkler, S.; Brandl, H.; Henry, I.; Dahl, A.; Powell, S.; Hiller, M.; Myers, E.; Rink, J. C. (2018). “The genome of Schmidtea mediterranea and the evolution of core cellular mechanisms”. Nature. doi:10.1038/nature25473

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Xenoturbella, um grupo crescente de esquisitões

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por Piter Kehoma Boll

Vocês podem nunca ter ouvido falar da Xenoturbella, e eu não os culpo por isso. Apesar de ser uma característica fascinante da evolução, pouco é conhecido sobre ela e sua mágica tem sido escondida de muitos de nós.

A primeira Xenoturbella foi descrita em 1949 e chamada Xenoturbella bocki. Nesse tempo, ela era considerada um platelminto estranho, de onde seu nome, do grego xenos, estranho + turbella, de Turbellaria, os platelmintos de vida livre. Xenoturbella bocki é um animal marinho medindo até 3 cm de comprimento e se parecendo com um verme dobrado, porque seu corpo possui uma série de dobras correndo longitudinalmente que o fazem ter um formato de W em seção transversal.

Encontrada nas águas frias em torno do norte da Europa, seu corpo carece de um sistema nervoso centralizado, tendo apenas uma rede de neurônios dentro da epiderme. Também não há órgãos reprodutores ou qualquer coisa parecida com um rim ou outro órgão além de uma boca e um intestino e algumas estruturas na superfície.

Por décadas, X. bocki era a única espécie de Xenoturbella conhecida por nós. Uma segunda espécie foi descrita em 1999 como X. westbladi, mas análises moleculares revelaram que ela era a mesma espécie que X. bocki, então continuávamos tendo apenas uma espécie.  Graças a estudos moleculares, também descobrimos que Xenoturbella não é um platelminto de forma alguma, mas pertence a um grupo de animais bilaterais muito primitivos, estando proximamente relacionada a outro grupo de ex-platelmintos, os acelomorfos. Juntos, Xenoturbella e os acelomorfos (um bom nome para uma banda de rock, não é?), formam um grupo chamado Xenacoelomorpha.

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Xenoturbella churro, “cabeça” para a direita. Foto de Greg Rouse.*

Formando seu próprio filo (ou talvez classe se for agrupada em um filo único com os acelomorfos) chamado Xenoturbellida, X. bocki recentemente descobriu que não está sozinha no mundo. Em 2016, quatro novas espécies foram descritas das águas do Oceano Pacífico próximo às costas do México e dos EUA, sendo chamadas Xenoturbella monstrosaX. churroX. profundaX. hollandorum. Considerando-se o pequeno tamanho de X. bocki, algumas dessas eram monstros, especialmente X. monstrosa, que atinge 20 cm de comprimento!

Quatro novas espécies foi um achado e tanto. O filo subitamente era cinco vezes maior que antes. Sendo alguém particularmente interessado em grupos obscuros de animais, especialmente daqueles que outrora foram membros do adorável filo Platyhelminthes, eu fiquei muito animado com essa descoberta, mas não estava esperando o que aconteceria depois disso.

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Foto do único espécime conhecido de Xenoturbella japonica até agora. “Cabeça” para a esquerda. Créditos a Nakano et al. (2017).*

Em dezembro de 2017, mais uma espécie foi encontrada, dessa vez do outro lado do pacífico, perto do Japão. Chamada de Xenoturbella japonica, o quinto membro do gênero Xenoturbella é muito bem-vindo. A nova espécie foi baseada em dois espécimes, um espécime adulto “fêmea” (eles são hermafroditas? Não acho que podemos ter certeza ainda…) e um espécime jovem. Outra coisa empolgante é que o jovem pode na verdade ser ainda outra espécie! Mas precisamos de mais material para confirmar.

Você pode ler o artigo descrevendo Xenoturbella japonica aqui.

Veja também: Acoelomorpha, uma dor de cabeça filogenética.

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Referências:

Nakano, H.; MIyazawa, H.; Maeno, A.; Shiroishi, T.; Kakui, K.; Koyanagi, R.; Kanda, M.; Satoh, N.; Omori, A.; Kohtsuka, H. (2017) A new species of Xenoturbella from the western Pacific Ocean and the evolution of XenoturbellaBMC Evolutionary Biology17: 245. https://doi.org/10.1186/s12862-017-1080-2

Rouse, G.W.; Wilson N.G.; Carvajal, J.I.; Vrijenhoek, R.C. (2016) New deep-sea species of Xenoturbella and the position of Xenacoelomorpha. Nature, 530:94–7. doi:10.1038/nature16545.

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Sexta Selvagem: Bambu-negro-do-Timor

por Piter Kehoma Boll

Se há uma importante família de plantas com flores que ainda não apareceu aqui é a família das gramíneas, Poaceae. E o que gramínea melhor para ser a primeira que um bambu? Assim, aqui temos o bambu-negro-do-Timor, Babusa lako.

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Os belos colmos negros do bambu-negro-do-Timor. Foto de Cas Liber.

Como seu nome comum sugere, esta espécie é nativa da ilha de Timor, uma das Ilhas Sunda Menores no arquipélago indonésio. Uma das características mais marcantes do bambu-negro-do-Timor é seu caule negro. Como em todos os bambus, o caule do bambu-negro-do-Timor é dividido em colmos. Eles são inicialmente verdes, mas se tornam negros-brilhantes quando maduros e podem atingir 10 cm de diâmetro. A planta inteira pode chegar a 21 m de altura.

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Um ramo jovem e ainda verde do bambu-negro-do-Timor. Foto de Mitchell Adams.*

Apesar de ainda ser classificado no gênero Bambusa, sabe-se desde 2000 que o bambu-negro-do-Timor é proximamente relacionado ao gênero Gigantochloa, que inclui outros bambus-negros, tal como o bambu-negro-comum Gigantochloa atroviolacea.

Atualmente o bambu-negro-do-Timor é encontrado em vários locais do mundo e é amplamente usado em decoração e paisagismo por conta de sua cor peculiar.

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Referências:

Loh, J. P.; Kiew, R.; Set, O.; Gan, L. H.; Gan, Y.-Y. (2000) A Study of Genetic Variation and Relationships within the Bamboo Subtribe Bambusinae using Amplified Fragment Length Polymorphism. Annals of Botany 85: 607–612. https://doi.org/10.1006/anbo.2000.1109

Wikipedia. Bambusa lako. Disponível em < https://en.wikipedia.org/wiki/Bambusa_lako >. Acesso em 22 de janeiro de 2017.

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Sexta Selvagem: Perseguidor-da-Morte

por Piter Kehoma Boll

O nome da espécie da Sexta Selvagem de hoje soa intimidador, e é por uma boa razão. Cientificamente conhecido como Leiurus quinquestriatus, o perseguidor-da-morte, que também é conhecido como escorpião-palestino ou escorpião-israelense, é considerado uma das mais peçonhentas espécies de escorpião do mundo.

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Um perseguidor-da-morte em Israel. Foto do usário מינוזיג do Wikimedia.*

O perseguidor-da-morte é encontrado em regiões áridas do Norte da África e do Oriente Médio. Há duas subespécies, L. quinquestriatus quinquestriatus, encontrada na África da Algéria e do Níger até a Somália e o Sudão, e L. q. hebraeus encontrada da Turquia até o Irã e o Iêmen. Eles são escorpiões relativamente grandes, medindo até 11 cm de comprimento.

A peçonha do perseguidor-da-morte demonstrou conter uma variedade de diferentes neurotoxinas, incluindo vários inibidores de canais de potássio e cloreto, o que afeta a transmissão de impulsos nervosos através do sistema nervoso. Apesar de bastante dolorosa, a picada de um único escorpião dificilmente mataria um humano adulto saudável, mas tratamento médico imediato com antipeçonha é sempre requerido para evitar qualquer consequência desagradável. Crianças, idosos ou adultos com problemas de coração ou alergias, no entanto, podem facilmente morrer.

Uma das toxinas, clorotoxina, que afeta canais de cloreto, apresentou o potencial de ser usada no tratamento de tumores cerebrais.

Apesar do perigo, o perseguidor-da-morte é frequentemente criado como animal de estimação. Por quê? Porque humanos…

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Referências:

Castle, N. A.; Strong, P. N. (1986) Identification of two toxins from scorpion (Leiurus quinquestriatus) venom which block distinct classes of calcium-activated potassium channel. FEBS Letters 209(1): 117–121. DOI: 10.1016/0014-5793(86)81095-X

EOL – Encyclopedia of Life. Leiurus quinquestriatus. Disponível em < http://eol.org/pages/10208954/overview >. Acesso em 7 de janeiro de 2018.

Garcia, M. L.; Garcia-Calvo, M.; Hidalgo, P.; Lee, A.; McKinnon, R. (1994) Purification and Characterization of Three Inhibitors of Voltage-Dependent K+ Channels from Leiurus quinquestriatus var. hebraeusVenom. Biochemistry 33(22): 6834–6839. DOI: 10.1021/bi00188a012

Gueron, M.; Ilia, R.; Shahak, E.; Sofer, S. (1992) Renin and aldosterone levels and hypertension following envenomation in humans by the yellow scorpion Leiurus quinquestriatusToxicon 30(7): 765–767. DOI: 10.1016/0041-0101(92)90010-3

Lyons, S. A.; O’Neal, J.; Sontheimer, H. (2002) Chlorotoxin, a scorpion-derived peptide, specifically binds to gliomas and tumors of neuroectodermal origin. GLIA 39(2): 162–173. DOI: 10.1002/glia.10083

Sofer, S.; Gueron, M. (1988) Respiratory failure in children following envenomation by the scorpion Leiurus quinquestriatus: Hemodynamic and neurological aspects. Toxicon 26(10): 931–939. DOI: 10.1016/0041-0101(88)90258-9

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Arquivado em Aracnídeos, Sexta Selvagem, Zoologia

Sexta Selvagem: Miniacina-rosa

por Piter Kehoma Boll

É hora do próximo foraminífero, o que sempre é uma hora problemática, mas eu dei um jeito de encontrar um cara adequado para esta sexta. Chamado Miniacina miniacea na comunidade científica, ele obviamente não possui um nome comum, então decidi chamá-lo de miniacina-rosa.

Diferentemente dos foraminíferos apresentados anteriormente, a miniacina-rosa é uma espécie séssil e colonial. Ela geralmente cresce presa a outras formas de vida, especialmente algas e corais. Devido á sua natureza colonial, somada ao tamanho já maior que o normal de foraminíferos quando comparados a outros organismos unicelulares, a miniacina-rosa é facilmente visível ao olho nu e pode ser vista como uma série de pequenos organismos ramificados com uma cor rosa intensa. Ela é particularmente comum no Mar Mediterrâneo, apesar de ser encontrada em outros locais também.

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Várias colônias rosadas de miniacina-rosa crescendo no Mar Mediterrâneo. Foto de Stefano Guerrieri.

Devido a seu hábito de viver na superfície de outros organismos sésseis, a miniacina-rosa compete com muitos outros organismos que se comportam de maneira similar. Como resultado, sua abundância tende a aumentar em águas mais profundas, onde muitos destes organismos encontram condições inadequadas demais para viver. Em algumas áreas, a abundância da miniacina-rosa pode ser alta o bastante para criar uma “areia rosa” a partir das conchas de espécimes mortos.

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Referências:

Di Camillo, C.; Bo, M.; Lavorato, A.; Morigi, C.; Reinach, M. S.; Puce, S.; Bavestrello, G. (2008) Foraminifers epibiontic on Eudendrium (Cnidaria: Hydrozoa) from the Mediterranean Sea. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom88(3): 485–489. https://doi.org/10.1017/S0025315408001045

Milliman, J. D.(1976) Miniacina miniacea: modern foraminiferal sands on the Outer Moroccan shelf. Sedimentology23: 415–419. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1976.tb00059.x

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Arquivado em protistas, Sexta Selvagem

Gateralidade: gatos podem ser destros ou canhotos?

por Piter Kehoma Boll

Em humanos, como você deve saber, geralmente há uma preferência por usar um lado do corpo para realizar uma tarefa, uma coisa chamada lateralidade. E nós temos uma forte tendência a sermos destros, com cerca de 90% dos humanos usando o lado direito para realizar a maioria das tarefas unilaterais. Vários estudos revelaram que muitos outros animais, ao menos entre vertebrados, também apresentam lateralidade.

Um estudo recente investigou a lateralidade no gato doméstico durante comportamentos espontâneos em contraste com experimentos mais comuns usando comportamentos forçados, como fazer o gato tentar alcançar comida. Eles procuraram por uma preferência lateral em gatos durante comportamentos de se deitar de lado, descer escadas ou subir em objetos.

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Foto de Juan Eduardo de Cristófaro.*

Os resultados indicaram que cerca de um terço dos gatos é canhoto, um terço é destro e um terço é ambidestro enquanto sobem ou descem de um lugar, mas não existe preferência clara para se deitar do lado direito ou esquerdo. Assim, podemos ver que, diferentemente de humanos, não existe uma forte tendência de usar um lado do corpo em gatos, ao menos não quando olhamos para os gatos em geral.

Quando consideramos o sexo, no entanto, houve uma diference significativa: gatos machos tendem a ser canhotos, enquanto fêmeas são geralmente destras. Isso seria muito útil se gatos dançassem a valsa.

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Referências:

McDowell, L. J.; Wells, D. L.; Hepper, P. G. (2018) Lateralization of spontaneous behaviours in the domestic cat, Felis silvestris. Animal Behavior135: 37–43. https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2017.11.002

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Arquivado em Comportamento, mamíferos

Sexta Selvagem: Cogumelo-Reishi

por Piter Kehoma Boll

A primeira Sexta Selvagem de 2018 está aqui, e é um querido parasita do Extremo Oriente. Esse adorável cogumelo é cientificamente conhecido como Ganoderma lucidum e não possui nomes nativos em português, mas geralmente é chamado de cogumelo-reishi, a partir do seu nome em japonês 霊芝 (reishi), ou cogumelo-lingzhi, a partir do seu nome chinês 靈芝 (língzhī).

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O belo e brilhante reishi com seu formato de rim. Foto do usuário Mikkie do Wikimedia.*

O cogumelo-reishi, como outras espécies no gênero Ganoderma e na ordem Polyporales, cresce em troncos de árvores, geralmente parasitando árvores vivas e continuando a crescer nelas depois que morrem. O corpo de frutificação maduro é em forma de rim e pode ou não ter um pedúnculo, que é deslocado para o lado, abaixo do lado côncavo do chapéu. O chapéu tem uma cor vermelha envernizada com uma borda mais clara. Ele é facilmente confundido com alguns dos seus parentes mais próximos, como Ganoderma tsugaeG. lingzhi.

Tradicionalmente usado na medicina chinesa, o cogumelo-reishi era considerado o “cogumelo da imortalidade” e dito melhorar o coração e a mente. Recentemente ele demonstrou, em estudos de laboratório, possuir muitos usos potenciais para o tratamento de diferentes doenças. Por exemplo, seus corpos de frutificação liberam polissacarídeos que apresentaram a habilidade de aumentar a produção de citocinas de glóbulos brancos humanos, o que aumenta atividades antitumorais. Outros estudos identificaram compostos com potencial atividade anti-HIV e a habilidade de reduzir os níveis de açúcar no sangue.

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Referências:

El-Mekkawy, S.; Meselhy, M. R.; Nakamura, N.; Tezuka, Y.; Hattori, M.; Kakiuchib, N.; Shimotohnob, K.; Kawahatac, T.; Otakec, T. (1998) Anti-HIV-1 and anti-HIV-1-protease substances from Ganoderma Lucidum. Phytochemistry49(6): 1651–1647. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(98)00254-4

Wang, S.-Y.; Hsu, M.-L.; Hsu, H.-C., Lee, S.-S.; Shiao, M.-S.; Ho, C.-K. (1997) The anti-tumor effect of Ganoderma Lucidum is mediated by cytokines released from activated macrophages and T lymphocytes. International Journal of Cancer70(6): 699–705. Doi: 10.1002/(SICI)1097-0215(19970317)70:6<699::AID-IJC12>3.0.CO;2-5

Wang, Y.-Y.; Khoo, K.-H.; Chen, S.-T.; Lin, C.-C.; Wong, C.-H.; Lin, C.-H. (2002) Studies on the immuno-Modulating and antitumor activities of Ganoderma lucidum (Reishi) polysaccharides: functional and proteomic analyses of a fucose-Containing glycoprotein fraction responsible for the activities. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 10(4): 1057–1062. https://doi.org/10.1016/S0968-0896(01)00377-7

Wikipedia. Lingzhi mushrom. Disponível em: < https://en.wikipedia.org/wiki/Lingzhi_mushroom >. Acesso em 31 de dezembro de 2017.

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