A maioria das pessoas é diploide. Isso significa que temos dois conjuntos de cromossomos — um herdado de cada progenitor. Mas nem sempre é assim com outras espécies, especialmente as plantas.
“Os morangos, por exemplo, têm oito conjuntos de cromossomos”, explica Yves Van de Peer, biólogo vegetal da Universidade de Ghent, na Bélgica.
Esse fenômeno, chamado poliploidia, ocorre quando um organismo tem mais de dois conjuntos de cromossomos em cada célula — em outras palavras, uma duplicação completa do genoma. E parece permitir que algumas espécies de plantas sobrevivam a períodos de estresse ambiental extremo, como mudanças climáticas.
Não era evidente para os biólogos que a poliploidia fosse necessariamente benéfica. Na verdade, ter o dobro de cromossomos pode acabar prejudicando a sobrevivência de uma espécie e levá-la à extinção. Ainda assim, é bastante comum hoje, especialmente entre as plantas. Isso cria o que Van de Peer chama de paradoxo da poliploidia. Por que tantas plantas apresentam uma característica que as torna evolutivamente mais fracas?
Em um novo estudo publicado na revista Cell, Van de Peer e seus colegas sugerem uma resposta ao enigma. Ao investigar eventos antigos de duplicação do genoma em várias centenas de espécies vegetais, descobriram que eles ocorreram durante períodos de turbulência nos últimos 150 milhões de anos — épocas de resfriamento ou aquecimento drásticos, ou de extinções generalizadas. A poliploidia pode ajudar as espécies a sobreviver a essas convulsões.
Van de Peer acredita que finalmente pode ter resolvido o paradoxo. “Sinto que já posso me aposentar, porque este é o ápice de 25 anos de trabalho”, diz, rindo.
Concentrações em determinados períodos
Segundo Van de Peer, é possível pensar na poliploidia como um evento de mutação em grande escala. “De vez em quando, alguma coisa dá errado, e você acaba basicamente com uma nova célula que tem o dobro da quantidade de DNA de uma célula vegetal normal.”
A espécie pode se sair bem por algum tempo, mas essa duplicação integral do genoma traz problemas. Mais cromossomos podem tornar a divisão celular mais lenta, aumentando as oportunidades de erros e mutações. Isso pode fazer com que outras plantas — com uma carga genética menor — levem vantagem na competição, conduzindo a planta poliploide à extinção.
É por isso que a maioria das duplicações do genoma se perde ao longo do tempo. Van de Peer e seus colegas queriam entender a abundância da poliploidia moderna e sua aparente escassez relativa no passado remoto.
O primeiro passo foi reunir os genomas sequenciados de todas as 470 plantas com flores disponíveis, incluindo espécies silvestres e culturas agrícolas de todo o mundo. A equipe examinou o DNA dessas plantas em busca de conjuntos de genes repetidos — evidência de eventos de duplicação completa do genoma ocorridos há muito tempo.
“Nem todas as plantas apresentavam isso”, diz Van de Peer, mas algumas apresentavam. E os pesquisadores usaram o registro fóssil para estabelecer quando diferentes plantas surgiram e, assim, determinar a época de cada duplicação.
Os resultados foram claros. “Essas duplicações completas do genoma”, diz Van de Peer, “não acontecem aleatoriamente. Elas se concentram em determinados períodos.”
O superpoder das plantas poliploides
Em especial, as duplicações se concentraram em episódios marcados por grandes perturbações ambientais nos últimos 150 milhões de anos — períodos importantes de resfriamento ou aquecimento, por exemplo.
Ou, de forma talvez ainda mais dramática, uma dessas concentrações ocorreu há cerca de 66 milhões de anos, quando um asteroide colidiu com a Terra, escurecendo os céus e provavelmente exterminando os dinossauros — e mais da metade de todas as espécies vegetais.
Mas, ao que parece, muitas plantas poliploides não desapareceram. Apesar de seus problemas, elas são especialmente capazes de sobreviver ao estresse ambiental — são um grupo de “monstros promissores”, nas palavras de Van de Peer.
Esses fatores de estresse incluem mudanças prolongadas de temperatura ou luminosidade.
“Elas podem, por exemplo, realizar a fotossíntese de maneira mais eficiente, porque têm mais genes para captar a pouca luz que ainda existe”, explica. “Assim, levam vantagem sobre muitas outras linhagens vegetais nas quais não houve duplicação completa do genoma e que acabaram extintas.”
Em outras palavras, a poliploidia funciona como uma apólice de seguro. Na maior parte do tempo, as plantas com conjuntos extras de cromossomos desaparecem. Mas, em raros períodos de extrema turbulência, elas prevalecem. E seus descendentes, que muitas vezes acabam perdendo as cópias extras dos cromossomos, conservam no DNA vestígios da antiga duplicação que ajudou sua linhagem a sobreviver.
“O artigo é realmente muito rigoroso”, afirma Sandra Pitta, biotecnologista vegetal do CONICET, o Conselho Nacional de Pesquisas Científicas e Técnicas da Argentina, que não participou do estudo. “E, de certa forma, nos dá muita esperança.”
Essa esperança vem do fato de que nosso planeta está novamente enfrentando mudanças climáticas às quais as plantas poliploides podem muito bem resistir.
As descobertas também ajudarão melhoristas de plantas como Pitta. “Se a poliploidia ajuda as plantas a resistir a mais tipos diferentes de estresse”, diz ela, “bem, isso é realmente muito útil para mim.”
Às vezes, o que parece um beco sem saída pode acabar trazendo benefícios no futuro — um truque que essas plantas guardam na manga verde.
Fonte: npr.org
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