Cabelos, penas e escamas têm um ancestral comum

Um grupo de cientistas da Suíça conseguiu provar que cabelos, escamas e penas são homólogos e descendem de um ancestral comum - répteis. Os antecedentes teóricos e os resultados experimentais foram abordados detalhadamente nas páginas da revista Science Advances e brevemente em um comunicado de imprensa apresentado em nome da Universidade de Genebra. Hoje, falaremos sobre o que serviu de evidência para uma afirmação tão ousada e que conclusão para futuras pesquisas nos permite fazer o trabalho.



A maioria dos mamíferos, pássaros e répteis é facilmente reconhecível por cabelos, penas e escamas, respectivamente. No entanto, a falta de formas de transição entre as escamas e os pêlos nos fósseis e as diferenças significativas em sua morfogênese e composição de proteínas causaram polêmica ao longo de muitas décadas de um pedigree comum.

Os cientistas sabem há muito tempo que os pêlos de mamíferos e as penas das aves se desenvolvem a partir da estrutura primordial do placode - uma espécie de espessamento da epiderme com células colunares, o que reduz a taxa de proliferação e gera genes específicos. Essa observação, novamente, traçou uma linha entre partidários de um único ancestral em aves e mamíferos e opositores dessa suposição, alegando que ambos são espécies completamente diferentes, com linhagens diferentes. Além disso, os defensores da versão mais recente de alguma maneira fecharam os olhos ao fato de que isso obriga a aceitar o fato de que as duas espécies completamente diferentes, de acordo com suas reivindicações, “inventaram” placodam independentemente umas das outras.

Em 2015, cientistas da Universidade de Yale (EUA) publicaram um artigo no qual mostraram que escamas, cabelos e penas em um estágio inicial de desenvolvimento têm uma assinatura molecular comum. Os resultados publicados adicionaram combustível ao fogo de uma disputa de longa data entre as duas escolas de evolucionistas. Os adeptos de um dos quais continuaram a sustentar a vitalidade da hipótese de que assinaturas moleculares idênticas testemunham a origem evolutiva geral dos apêndices da pele e os apoiadores do outro, de que, para o desenvolvimento de vários apêndices da pele durante a evolução em um estágio, os mesmos genes foram reutilizados.

Pontos sobre "E"

O trabalho recente dos biólogos Nicolas Di-Poï e Michel C. Milinkovitch, do Departamento de Genética e Evolução da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Instituto Suíço de Bioinformática (SIB), pôs fim a essa discussão de longa data. Os cientistas provaram que as escalas de répteis evoluíram de placódios com assinaturas anatômicas e moleculares semelhantes às de aves e mamíferos nos estágios iniciais de desenvolvimento.

Os estudos analisaram as características morfológicas e moleculares da pele durante o desenvolvimento embrionário de crocodilos, cobras e lagartos. "Nosso estudo não apenas fornece novos dados moleculares que complementam o trabalho da equipe americana, mas também revela os principais fatos microanatômicos", explica Michel Milinkovich. “De fato, identificamos novas assinaturas moleculares no réptil que são idênticas às observadas durante o desenvolvimento de cabelos e penas, bem como a presença de um placóide anatômico semelhante ao de mamíferos e pássaros. Isso indica que três tipos de anexos de pele são homólogos: escamas em répteis, penas em pássaros e cabelos em mamíferos, apesar de suas formas finais muito diferentes, evoluíram a partir de seus ancestrais comuns, répteis. ”



Um gene chave para o desenvolvimento de anexos cutâneos

Na próxima etapa do estudo, os autores estudaram dragões barbudos, representados por três formas. A primeira forma é uma espécie selvagem comum, a segunda forma é menor e a terceira, por sua vez, sofre mutação em duas direções com muitos defeitos diferentes, incluindo a completa ausência de escamas. Comparando os genomas das três subespécies examinadas de dragões barbudos, os cientistas foram capazes de identificar o gene defeituoso, que implicava uma certa variedade de formas. Essa é a ectodislazina-A (EDA), cuja mutação levou à liberação de uma das formas de dragões barbudos das escamas.

"Determinamos que a aparência peculiar desses lagartos nus se deve a um mau funcionamento do Ectodysplasin-A, um gene cuja mutação no corpo humano e nos ratos é conhecida por gerar desvios significativos no desenvolvimento de dentes, glândulas, unhas e cabelos", explicou Michelle Milinkovich. Com base em pesquisas e análises comparativas, os cientistas suíços mostraram que em lagartos com um gene EDA mutado, a estrutura do placode é violada, assim como mamíferos ou pássaros afetados por mutações semelhantes no mesmo gene não conseguem desenvolver seus próprios cabelos ou penas a partir do placode. Esses dados indicam coletivamente de forma coerente a origem comum de escamas, penas e cabelos.

Tendo recebido essa evidência convincente da unidade de origem, os cientistas pretendem continuar a pesquisa, identificar e descrever os mecanismos subjacentes ao desenvolvimento de uma forma específica de apêndices cutâneos. Isso, por sua vez, fornecerá uma resposta para outra pergunta crucial: como a cobertura mais escamosa da pele deu origem à diversidade morfológica existente de escamas, penas e cabelos. "Esperamos que esses estudos complementem nossa compreensão dos mecanismos físicos e moleculares que dão origem à complexidade e versatilidade da vida durante a evolução", resumiu Malinkovich.

É interessante notar que, estudando a capacidade do camaleão de mudar de cor, Michel Malinkovich conseguiu explicar a natureza desse fenômeno surpreendente, reestruturando ativamente a estrutura espacial dos nanocristais de pele.



Science Advances 24 Jun 2016:
Vol. 2, no. 6, e1600708
DOI: 10.1126/sciadv.1600708

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