Briologia comparativa sem microscópio: usando abordagens genómicas para compreender a evolução do desenvolvimento

Embriologia comparativa sem microscópio: usando abordagens genómicas para compreender a evolução do desenvolvimento

Embriologia comparativa sem microscópio: usando abordagens genómicas para compreender a evolução do desenvolvimento Um é que os níveis de expressão de muitos genes reguladores aumentam durante o desenvolvimento, enquanto que os genes “domésticos” são mais constantes. Como resultado, o desenvolvimento precoce pode parecer enriquecido para os genes de gestão doméstica, tais como os necessários para a mitose. Os genes domésticos são, não surpreendentemente, altamente conservados; isto pode resultar num quadro enganador de conservação em desenvolvimento muito precoce, como um estudo apontou . Da mesma forma, não corrigir para genes específicos de testículos pode levar a uma falsa impressão, porque a seleção positiva nestes genes é provavelmente impulsionada pela competição espermática ao invés de diferenças específicas de estágio na seleção per se.

Estudos publicados consideraram espécies com ecologias e histórias de vida relativamente similares, uma limitação imposta pelo fato de que os projetos atuais do genoma em organismos modelo cobrem uma distribuição filogenética restrita. No entanto, há muito tempo ficou claro que o desenvolvimento precoce pode diferir enormemente entre as espécies, mesmo as estreitamente relacionadas. A compreensão destas excepções à conservação do desenvolvimento precoce representa um importante desafio. Casos de extrema divergência no desenvolvimento precoce são geralmente interpretados como adaptações impulsionadas por mudanças nas histórias de vida; tais como modificação na nutrição embrionária, alteração na dispersão larvar e mecanismos de defesa, ou por mudanças no ambiente embrionário. Investigar como os factores ambientais impulsionam a evolução do desenvolvimento precoce é agora possível, uma vez que as novas tecnologias trazem dados de sequência e expressão à escala do genoma de praticamente qualquer organismo ao seu alcance. Uma abordagem possível envolve a comparação de espécies com diferentes histórias de vida ou que habitam diferentes ambientes (Figura 2). Mudanças paralelas nas divergências de desenvolvimento e conservação ao longo dos ramos que levam a histórias de vida evolutivamente derivadas podem proporcionar uma compreensão mais profunda do papel que a adaptação tem na formação do desenvolvimento.

Um outro desafio importante surge do facto de a selecção natural poder operar tanto em sequências não codificadas como codificadas. Na verdade, é nas sequências reguladoras não codificadoras em torno de cada gene que podemos esperar encontrar uma parte importante da base genética para a divergência de expressão entre as espécies. Todos os estudos publicados até agora têm contrastado a selecção sobre sequências codificadoras com a expressão genética ao longo do ciclo de vida. Existem agora métodos para testar a seleção em seqüências não codificadoras , abrindo a porta para análises que incorporam a seleção sobre elementos reguladores. Isso poderia fornecer insights que poderiam faltar em análises que consideram apenas seqüências de codificação.

Estes são tempos empolgantes para biólogos evolutivos, já que conjuntos de dados em escala de genoma são aplicados a uma gama de problemas em constante expansão. Entender como e por que a seleção natural opera diferentemente no desenvolvimento está entre as primeiras instâncias em que se reúnem seqüências e comparações funcionais em todo o genoma para tratar de um problema clássico da biologia evolutiva. Os estudos realizados até agora destacam algumas tendências intrigantes, especialmente no que diz respeito aos impactos potenciais das mudanças na expressão gênica durante o desenvolvimento inicial. Mas isto é apenas o começo. Embora existam alguns problemas técnicos espinhosos que precisam ser abordados, a verdadeira promessa reside na aplicação de dados à escala do genoma a uma gama muito mais ampla de contrastes de espécies. Como a distribuição da seleção em toda a escala do genoma em todo o desenvolvimento muda quando espécies intimamente relacionadas ocupam habitats muito diferentes ou diferem marcadamente em sua história de vida? A amostragem de uma gama mais ampla de comparações de espécies pode resolver um dos mais antigos enigmas da biologia do desenvolvimento evolutivo: porque é que o desenvolvimento é tão frequentemente conservado através de vastos abismos filogenéticos e, no entanto, por vezes, espectacularmente divergente entre espécies intimamente relacionadas.