A teoria da evolução, em todas as suas elegantes explicações para o desenvolvimento contínuo de diferentes espécies, deixou de lado um aspecto significativo: a identificação dos factores que determinam a aptidão de uma espécie.
Os organismos se adaptaram à variabilidade ambiental ao longo da evolução. Os fatores que determinam a aptidão evolutiva são quantidades relacionadas à reprodução, como taxa de natalidade, número de descendentes, período de fertilidade e viabilidade. Todos esses fatores dependem do ambiente específico do habitat de uma espécie.
O ambiente flutuante tem um efeito significativo na estrutura genética das populações. Um estudo descobriu que as mudanças tornam a população mais capaz de se adaptar às condições ambientais iniciais e mais adaptável a ambientes inteiramente novos.
Ambientes flutuantes tornam as populações capazes de evolução adaptativa e, portanto, mais capazes de se adaptarem a novas mudanças ambientais.
Fatores ambientais influenciam mudanças e mutações epigenéticas. Os interruptores epigenéticos são sistemas moleculares que podem alternar espontaneamente entre fenótipos hereditários sem mutação no DNA. Regulação gênica hereditária, metilação do DNA, modificação da cromatina, RNAs não codificantes e príons são alguns exemplos de troca epigenética.
Foi levantada a hipótese de que as mudanças epigenéticas evoluíram primeiro como um mecanismo de cobertura de apostas e adaptação, mas as trajetórias e condições evolutivas pelas quais uma mudança epigenética pode superar a adaptação através da mutação genética permanecem desconhecidas.
Leia a publicação original deste estudo aqui: [A comutação epigenética supera as mutações genéticas durante a adaptação a ambientes flutuantes]
Este estudo teve como objetivo determinar se uma cepa capaz de troca fenotípica epigenética domina sobre uma cepa que não pode mudar e como a taxa de troca epigenética influencia a dinâmica de adaptação em ambientes flutuantes.
A comutação epigenética supera as mutações genéticas durante a adaptação a ambientes flutuantes
Os cientistas previram que os clones com um controlo epigenético de genes alvo da seleção deveriam ser mais aptos do que os clones que dependem apenas de mutação genética.
Para testar isso, foi projetada uma configuração experimental que compara duas cepas. A primeira é de uma cepa de levedura contendo maquinaria epigenética com diferentes taxas de mudança epigenética. A segunda cepa é caracterizada pela capacidade de adaptação apenas por meio de mutação genética criada por componentes silenciadores epigenéticos.
Usando cepas de Saccharomyces cerevisiae (levedura de cerveja) previamente construídas nas quais um gene repórter URA3 foi inserido em uma região subtelomérica, os pesquisadores conseguiram obter um silenciamento epigenético diferencial do gene.
No início da experiência, as células foram pré-selecionadas através do cultivo das culturas de estirpes em meio sintético completo (CSM) sem uracilo. Para distinguir as duas cepas, cada uma foi marcada com um marcador fluorescente diferente.
As coculturas foram expostas a ambientes flutuantes com intervalos regulares iguais ou superiores à taxa de troca epigenética, com pressões de seleção alternadas para o estado ON ou OFF do gene URA3.
Um sistema epigenético de herança estabeleceu heterogeneidade fenotípica na população devido à rápida taxa de troca entre diferentes fenótipos selecionáveis. Este sistema produz fenótipos que podem ser mal adaptativos em um ambiente, mas benéficos nas flutuações ambientais.
Os pesquisadores observaram um aumento inicial na frequência de troca epigenética em um ambiente constante selecionando a inativação de URA3 (ambiente estável de 5-FOA) (até 98% às 72h). Isto foi seguido pela aquisição de mutações até o final do experimento. As cepas epigenéticas switcher ainda foram mantidas em condições ambientais estáveis, mesmo após 200 gerações, mantendo assim a diversidade fenotípica e genética na população.
Portanto, os resultados deste estudo indicam que a mudança epigenética, a força da ativação ou inativação genética e a variação fenotípica resultante dependem do ambiente. Além disso, a correlação entre padrões específicos de expressão genética epigenética e o habitat parece ser específica da espécie.
Em conclusão, uma forma epigenética de herança domina as mutações genéticas quando a levedura é propagada em ambientes flutuantes. Mais importante ainda, a mudança epigenética pode fornecer uma camada adicional para a manutenção da heterogeneidade fenotípica e genotípica na população, que representa a base para a evolução.
- A forma epigenética de herança domina as mutações genéticas quando a levedura é propagada em ambientes flutuantes
- As estirpes epigenéticas de mudança ainda eram mantidas na população em condições ambientais estáveis, mesmo após 200 gerações, mantendo assim a diversidade fenotípica e genética na população.
- Em ambientes estáveis, onde as populações estão sob constante pressão selectiva uniforme, os sistemas epigenéticos oferecem um mecanismo de amortecimento até que mutações adaptativas sejam adquiridas.
Você pode ler a publicação original deste estudo aqui: [A troca epigenética supera as mutações genéticas durante a adaptação a ambientes flutuantes]