O admirável mosquito das neves | hypercubic
por Renato Pincelli | ago 20, 2014 | animais, biologia, ciência, divulgação científica, genética, saúde | 1 Comentário
Eles são pequenos, de cor escura, não voam e passam a maior parte da vida enterrados no gelo da Antártica. Parece a descrição perfeita para um pinguim, mas estamos falando dos mosquitos antárticos. Sim, há insetos no Pólo Sul. E uma nova pesquisa revela que um desses mosquitos tem o menor genoma de todos os insetos. Será esse o segredo para sobreviver em condições tão extremas? Estaria escondida nesse bichinho a solução para facilitar o armazenamento de órgãos doados por longos períodos?
O inseto conhecido como Belgica antarctica (que vamos chamar carinhosamente de mosquito-pinguim) não voa porque não tem asas e passa quase dois anos em estágio larval sob o gelo da Antártica. Quando amadurece, se alimenta de bactérias, algas terrestres e excrementos de pinguim, passa uns 10 dias se acasalando e se reproduzindo loucamente — e morre. Também morre quando exposto a temperaturas maiores que 10ºC (morre em poucas horas acima de 30ºC) ou menores que –15ºC. Tipicamente, a poucos centímetros abaixo da neve, a temperatura varia de 0 a –7ºC. O mosquito-pinguim não tem predadores, nem agentes patogênicos. É o único animal exclusivamente terrestre do continente austral.
David Denlinger, da Ohio State University [Universidade Estadual de Ohio], tem estudado esses bichinhos há muitos anos. Denlinger é professor de entomologia, evolução e ecologia. Seu foco de pesquisa é a resposta inusitada desse inseto aos estresses ambientais através da ativação de proteínas heat shock (choque térmico). Muitos animais só ativam essas proteínas em casos de estresse agudo — sob temperaturas excessivamente altas ou baixas —, desligando-as em seguida. Mas durante o estágio larval do B. antarctica, essas proteínas ficam ativas o tempo todo.
Como esse parecia ser o segredo da sobrevivência do inseto no continente gelado, Denlinger et. al. clonou e estudou diversos genes ligados às proteínas de heat-shock em seu laboratório. Durante o estudo, ele resolveu sequenciar o genoma inteiro do mosquitinho. Isso que permitiria, segundo o autor, "acesso a um conjunto mais amplo de outros genes correlatos aos quais não havia acesso antes."
A análise – publicada na Nature Communications – revelou que o código genético do B. antarctica tem apenas 99 milhões de pares de nucleotídeos. É um genoma bem menor do que o do piolho (105 milhões de pares de base) e do Strepsiptera (108 milhões de bases). A arquitetura genética do mosquito-pinguim pode ser compacta, mas é complexa: tem cerca de 13.500 genes, mesmo número de outras moscas.
Segundo o estudo, a diferença se explica pela ausência de muitos segmentos de DNA repetitivos e que não codificam proteínas. Esses trechos do código genético já foram chamados de DNA-lixo, mas hoje sabe-se que essas áreas controlam a regulação de genes e podem ter relação com a evolução de muitas doenças.
O DNA zipado seria o segredo para a sobrevivência em condições tão extremas? Ou a falta de DNA-lixo traria problemas? Falando ao Phys.org, o Prof. Denlinger admite que não tem tanta certeza: "Nós não compreendemos as implicações de não ter toda essa bagagem extra. Parece ser uma boa coisa, em muitos aspectos. Mas os organismos também se beneficiam dessa bagagem". Ainda segundo o professor da Universidade de Ohio, "seria interessante saber se outros extremófilos — carrapatos, moscas e outros organismos que vivem na Antártica — também apresentam genomas minúsculos ou se essa é uma exclusividade dessa mosca. Nós ainda não sabemos."
O estudo do genoma do mosquito-pinguim também revelou outros truques genéticos interessantes. Denlinger descobriu uma família de genes chamada aquaporinos, que estão envolvidos na regulação do transporte de água para o interior e o exterior das células da mosquinha. Muitos insetos sobrevivem com no máximo 20% de desidratação. Mas o B. antarctica perde até 70% de água e vai bem, obrigado. Essa desidratação intensa dificulta o congelamento das células, mas apesar da descoberta dos genes aquaporinos seu funcionamento ainda não está bem esclarecido. Também não se sabe ao certo como a mosca antártica sobrevive aos altos índices de radiação ultravioleta do Polo Sul (um genoma compacto dificulta ou facilita as mutações por radiação UV?).
Denlinger afirma que o estudo de organismos como a B. antarctica pode ser bastante útil. A forma como o bichinho resiste às baixas temperaturas pode nos ajudar a preservar órgãos doados em congeladores. A ativação prolongada de proteínas de choque térmico poderia ser uma forma de preservar órgãos e tecidos congelados, mas vivos, por um longo período.
KELLEY, J. L. et al. Compact genome of the Antarctic midge is likely an adaptation to an extreme environment. Nat. Commun. 5:4611 doi: 10.1038/ncomms5611 (2014)