O apoio para a ancestralidade comum devido a estudos de sequências moleculares passa pelos genes que estão
presentes em todos os organismos vivos actualmente e depende da semelhança
desses num contexto específico: redundância funcional proteica.
Há certos genes que todos os
organismos vivos têm, porque desempenham as funções mais básicas de vida, estes
genes são chamados de genes ubíquos ou omnipresentes. Os genes ubíquos não são
correlacionados com fenótipos específicos de uma espécie: não têm nenhuma
relação com as funções específicas de diferentes espécies. Por exemplo, não
importa se é uma bactéria, um ser humano, um peixe, uma baleia, um golfinho, um
tentilhão, um cogumelo, uma minhoca ou uma estrela do mar - esses genes estão
lá, e todos eles desempenham a mesma função biológica básica. As sequências
moleculares de genes ubíquos são funcionalmente redundantes: Qualquer proteína
ubíqua tem um número extremamente grande de diferentes formas funcionalmente
equivalentes (ou seja, sequências de proteínas que podem executar a mesma
função bioquímica).
Obviamente, não há nenhuma
razão á priori para que cada organismo tenha que ter a mesma sequência ou
sequências semelhantes. Nenhuma sequência específica é funcionalmente necessária
em qualquer organismo - tudo o que é necessário é um de um grande número de
formas funcionalmente equivalentes de um determinado gene ou proteína ubíqua.
Hereditariedade correlaciona
sequências, mesmo na ausência de necessidade funcional: existe um, e somente
um, mecanismo observado que faz com que dois organismos diferentes tenham
proteínas ubíquas com sequências semelhantes (além da improbabilidade extrema
de puro acaso, é claro). Esse mecanismo é a hereditariedade.
Estudos com genes funcionais
têm-se centrado em genes de proteínas (ou RNAs) que são comuns (ou seja, estão
presentes em todos os organismos). Isto é feito para assegurar que as
comparações são independentes do fenótipo específico.
Por exemplo, o O citocromo c
é uma proteína essencial e encontrada em todos os organismos, incluindo
bactérias e eucariontes. As mitocôndrias de células contêm o citocromo c, onde
este transporta electrões num processo metabólico fundamental: a fosforilação
oxidativa.
Utilizando para um estudo um
gene ubíquo como o do citocromo c, não há razão para supor que dois organismos
diferentes devem ter a mesma sequência proteica ou sequências proteicas
parecidas, a menos que os dois organismos sejam geneticamente relacionados.
Isto é devido, em parte, à redundância funcional das sequências de proteínas e
das estruturas. Aqui, a "redundância funcional" indica que muitas sequências
de proteínas diferentes formam a mesma estrutura geral e desempenham o mesmo
papel biológico. O Citocromo c é uma proteína redundante em termos funcionais,
pois muitas sequências diferentes podem desempenhar a mesma função. A maioria
dos aminoácidos no citocromo c é muito variável, sendo difícil destruir a sua
função modificando os resíduos (1). O citocromo c até um exemplo normalmente
utilizado no ensino da biologia evolutiva, mais propriamente da filogenética.
É claro que eu não estaria a
ter este trabalho todo se não se confirmasse que existem de facto semelhanças
indicativas de relação de ancestralidade. Um exemplo são os humanos e os chimpanzés,
outro são os humanos e os morcegos (que, como exemplo, têm muito mais
semelhanças entre eles do que entre morcegos e colibris.
Mais uma coisa gira sobre o
citocromo c: uma outra proteína, a plastocianina, evoluiu convergentemente para
desempenhar a mesma função do citocromo c 6. Tratam-se de duas pequenas
proteínas solúveis que contém cobre e um grupo heme, respectivamente, que estão
localizadas no lúmen dos tilacóides e fazem a transferência de electrões do
citocromo b 6-f para o fotossistema I em muitos dos organismos fotossintéticos.
Em cianobactérias, as duas metaloproteínas de facto desempenham um papel
respiratório extra como doadores de elétrons para a enzima citocromo c oxidase.
Não há nenhuma relação filogenética nem estrutural entre estes, embora partilhem
um certo número de parâmetros físico-químicos e semelhanças estruturais que
lhes permitem substituir-se mutuamente dependendo da disponibilidade do cobre. Este
é um excelente exemplo de evolução convergente, a nível molecular, o qual é interpretado
como uma consequência da adaptação microbiana às condições ambientais, segundo
a disponibilidade de ferro e cobre. Um estudo sobre o assunto foi publicado em
2011 (Bioenergetic
Processes of Cyanobacteria) (2).
Por falar em evolução
convergente e homologia, é de notar que os biólogos já em 1970 se preocupavam
em arranjar métodos para distinguir homoplasia de homologia verdadeira por
métodos estatísticos, ao contrário do que muitos podem pensar, como ilustrado
no estudo intitulado “Distinguishing homologous from analogous proteins” (Systematic Zoology) (3). Devo
também lembrar que não se pode usar ortólogos para construir árvores
filogenéticas referentes a espécies.
Refs.:
1.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2834231?dopt=Abstract
(via “Talkorigins”)
Excelente!
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