Subject: Proteínas ajudam a resolver enigma taxonómico
Proteínas ajudam a resolver enigma taxonómico
Um feto preservado em álcool com 300 anos de idade e que foi classificado por Carl Lineu como o espécime típico do elefante asiático revelou-se, afinal, um elefante africano através da utilização da emergente tecnologia da proteonómica antiga.
O geneticista evolutivo Tom Gilbert, cujo laboratório na Universidade de Copenhaga é dono das máquinas de sequenciação de DNA mais avançadas do mundo, não tinha conseguido identificar a espécie através de uma amostra de DNA há sete anos pois o material estava demasiado degradado.
Para contornar esse problema, ele e o seu colega Enrico Cappellini decidiram recorrer a uma análise de proteínas avançada usando uma amostra do esófago do feto, que é mantido no Museu Nacional de História Natural de Estocolmo. "Claramente tem proteínas, afinal de conta o raio da coisa existe", diz Gilbert.
A equipa sequenciou várias proteínas do espécime que se sabiam variar entre as espécies de elefantes e todas apontaram para apontaram para uma origem africana do feto. Lineu considerou o feto de elefante como o espécime tipo de elefante asiático Elephas maximus, mas há muito que os zoólogos suspeitavam que se tratava na realidade de um elefante africano Loxodonta africana.
O trabalho demonstra o poder do estudo das proteínas antigas: estas moléculas são mais resistentes à degradação que o DNA e são capazes de recuar o registo fóssil milhões de anos, bem como revelar vislumbres biológicos que não podem ser obtidos exclusivamente a partir de material genético, referem os cientistas que estudam este tipo de vestígio.
A análise das proteínas antigas não é algo novo, diz Matthew Collins, biogeoquímico na Universidade de York, Reino Unido. Já desde 1954 que aminoácidos foram detectados em fósseis de trilobites e dinossauros.
Mas o campo verdadeiramente só avançou em 2000, quando Peggy Ostrom, geoquímica na Universidade Estadual do Michigan em East Lansing, relatou sequências proteicas em ossos de bisonte e morsa antigos, alguns com 50 mil anos. O seu laboratório foi o primeiro a analisar as proteínas antigas com a técnica de espectrometria de massa, que ioniza os fragmentos peptídicos e mede a sua massa, permitindo a identificação por comparação com bases de dados de referência. A espectrometria de massa revolucionou o campo da proteonómica, em que centenas de proteínas de um tecido são analisadas simultaneamente e tornou possível sequenciar proteínas antigas fragmentadas.
Os primeiros esforços de Ostrom, Collins e outros focaram-se nas proteínas individuais que são abundantes nos vestígios de ossos, como o colagénio. "Chamamos-lhe o código de barras da morte", diz Collins, que usa a sequenciação do colagénio para rápida e economicamente identificar espécies encontradas em locais arqueológicos, como animais usados para fazer pergaminhos ou os cornos dos capacetes dos Viking. O colagénio também é espantosamente estável: já foi sequenciado a partir de um fóssil de um camelo gigante do árctico com 3,5 milhões de anos.
Mas o colagénio varia pouco entre espécies aparentadas, o que o torna inútil como marcador de alterações evolutivas: "Não conseguimos distinguir um íbex de uma cabra doméstica, ou um humano actual de um Neanderthal", diz Collins. Por isso, Cappellini começou a desenvolver métodos de identificação de grande número de proteínas diferentes nos seres há muito mortos.
Em 2012 a sua equipa identificou 126 proteínas de um fémur de um mamute-lanudo com 43 mil anos e já este ano sequenciaram 73 proteínas de um cavalo fóssil com 750 mil anos. Ambos os espécimes também forneceram DNA mas os dados proteicos conseguem revelar informação adicional sobre que genes foram expressos no tecido ósseo.
Tal como a sequenciação de DNA, no entanto, a espectrometria de massa de uma amostra antiga pode fornecer uma quantidade avassaladora de dados, diz Ostrom. "Pode ser intimidante, obtém-se centenas de sequências de uma única amostra de uma única proteína de um único indivíduo", diz ela. E, tal como o DNA antigo, as proteínas antigas sofrem contaminações e alterações químicas, apesar de se saber menos sobre esses processos em proteínas, continua ela. Outro contratempo é que a proteonómica depende de bases de dados de sequências de proteínas para identificar as proteínas encontradas e elas não existem para a maioria dos animais modernos, o que fará para os seus ancestrais antigos.
Os investigadores que estudam proteínas antigas esperam fazer mais do que apenas decidir discussões sobre colecções museológicas, apesar de Gilbert e Cappellini estarem a trabalhar em muitas delas. As proteínas antigas podem indicar que genes estavam activos em tecidos particulares nos espécimes antigos e podem revelar informação filogenética sobre espécimes em que o DNA está demasiado degradado para analisar, como amostras antigas de climas quentes, onde o DNA dura pouco, explica Collins.
Um exemplo dessa situação é a relação evolutiva entre o Homem actual e o Homo floresiensis, um fóssil humano de baixa estatura descoberto na ilha indonésia de Flores, que não é clara e os esforços para extrair DNA têm falhado sucessivamente. As proteínas antigas podem via a colocar devidamente este 'hobbit' na árvore filogenética humana.