O primeiro animal da Terra surgiu em meio a uma explosão de DNA

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O reino animal é uma das grandes histórias de sucesso da vida – uma coleção de milhões de espécies que nadam, constroem suas tocas, correm e voam pelo planeta. Toda essa diversidade, das joaninhas às baleias assassinas, evoluiu de um ancestral comum, que provavelmente viveu mais de 650 milhões de anos atrás.

Ninguém encontrou um fóssil desse animal, por isso não se pode dizer com certeza como ele era. Dois cientistas britânicos, no entanto, chegaram o mais próximo possível. Eles reconstruíram seu genoma. 

O estudo, publicado no periódico Nature Communications, oferece uma pista importante de como o reino animal surgiu: com uma explosão evolutiva de novos genes. Eles podem ter desempenhado um papel crucial em transformar nossos ancestrais unicelulares em criaturas com corpos complexos feitos de vários tipos de células. 

Os novos genes também provaram ser incrivelmente duráveis. De todos os genes do genoma humano, 55 por cento já estavam presentes no primeiro animal. 

"A maior surpresa foi quantos deles havia", afirma Jordi Paps, biólogo evolucionário da Universidade de Essex e um dos autores do novo estudo. 

Paps e Peter W. H. Holland, zoólogo da Universidade de Oxford, começaram por desenhar uma árvore genealógica dos animais. 

Parentes

Nossa própria espécie pertence a um ramo, os vertebrados (animais com coluna vertebral), junto com os pássaros, répteis e peixes. Estudos de genética mostraram que nossos parentes invertebrados mais próximos incluem criaturas como a estrela do mar, enquanto a água-viva e as esponjas estão entre nossos primos mais distantes. 

Os pesquisadores também identificaram as espécies unicelulares que são os parentes mais próximos do reino animal – pequenos protozoários aquáticos que se alimentam de bactérias. 

De todos esses ramos, os cientistas pegaram 62 espécies, incluindo a nossa, para estudar mais de perto. Eles pesquisaram o DNA dos organismos, catalogando todos os genes que codificam proteínas, as moléculas que realizam inúmeras reações químicas em nossos corpos e lhes dão estrutura. (Os humanos possuem cerca de 20 mil genes que codificam proteínas.) 

Paps e Holland estudaram quase 1,5 milhão de genes ao todo e então estimaram quando eles evoluíram pela primeira vez. Isso contribuiu para uma abrangente história genética. 

Os humanos e os tubarões, por exemplo, fazem hemoglobina usando genes quase idênticos. Isso significa que os genes da hemoglobina já estavam presentes em seu antecessor comum. 

Idade dos genes

Os genes da hemoglobina, no entanto, não podem ser encontrados em espécies de animais mais distantes, como esponjas. Isso mostra que esse gene evoluiu nos primeiros vertebrados – muito depois da origem do reino animal. 

Enquanto alguns genes como os da hemoglobina são jovens, outros são velhos. Os pesquisadores descobriram 6.331 genes presentes no ancestral comum de todos os animais vivos. 

Muitos deles apareceram bem antes dos próprios animais. Alguns são essenciais para o funcionamento básico de todas as coisas vivas – como copiar o DNA – e evoluíram pela primeira vez há bilhões de anos. Outros genes surgiram mais recentemente e podem ser encontrados hoje em nossos parentes unicelulares mais próximos. 

Esses resultados confirmam estudos anteriores feitos em uma quantidade menor de espécies. Quando os animais surgiram, a evolução fez com que os genes antigos assumissem novas funções. 

Os protozoários unicelulares, por exemplo, usam alguns genes para fazer proteína que permite que eles se reúnam em pequenas colônias. Nos animais, esses genes ajudaram as células a se unirem e permanecerem permanentemente juntas – o que é necessário para a construção de um corpo. 

No entanto, 1.189 dos genes do animal ancestral não podem ser achados em nossos parentes unicelulares mais conhecidos. Por isso, esses novos genes devem ter evoluído em protoanimais. 

Mutação e duplicação

Paps diz que isso pode ter acontecido de pelo menos duas maneiras. Algumas vezes, uma sequência aleatória de DNA sem função sofre uma mutação e começa a produzir uma proteína. 

Além disso, um gene já existente pode ser acidentalmente duplicado. Uma cópia é capaz de acumular mutações até que produza um novo tipo de proteína, mesmo enquanto a outra cópia continua a fazer o trabalho original do gene. 

O DNA recém-adquirido acaba por não se envolver em tarefas aleatórias. Em vez disso, vários desses genes desempenham papéis cruciais em construir e administrar o funcionamento dos corpos dos animais – por exemplo, fazendo proteínas que as células usam para mandar sinais para outras células. 

Paps e Holland também descobriram que vários genes desenvolvidos por proto-animais estão envolvidos com o desenvolvimento de câncer. Muitos desses genes mantêm as células trabalhando juntas de maneira harmoniosa e, quando sofrem mutações, as elas podem se multiplicar sem controle. 

Iñaki Ruiz-Trillo, biólogo do Instituto de Biologia Evolutiva de Barcelona, na Espanha, que não participou do novo estudo, diz que o nascimento de novos genes pode representar uma característica fundamental do reino animal. 

"Eles podem ser usados para definir o que é um animal", afirma. 

Paps acredita que a explosão de novos genes pode ter acontecido em animais mais antigos porque o ambiente de alguma maneira causou as várias mutações. Outra possibilidade, porém, é que os protoanimais gradualmente acumularam todos esses genes ao longo de centenas de milhões de anos – um trecho da história evolutiva que os cientistas ainda não podem documentar ao estudar as espécies que estão vivas hoje.

©2018 The New York Times. Publicado com permissão. Original em inglês