Teoria da evolução desafiada: Mutações no DNA não são aleatórias

Já havia indícios de que as mutações podem não ser aleatórias, além da descoberta recente de um novo mecanismo de hereditariedade, que alterou a teoria da evolução.
[Imagem: Pixabay]

Seleção natural

Por mais de um século, os cientistas têm dito que a mutação do DNA, que dirige a seleção natural vislumbrada por Charles Darwin, é aleatória - e sobrevivem apenas os seres que se adaptam melhor ao seu ambiente depois dessas mutações aleatórias.

Agora, uma nova pesquisa muda radicalmente esse paradigma e nossa compreensão da evolução.

E, embora agite os edifícios da ciência estabelecida, saber como as coisas realmente funcionam pode ser muito bom, ajudando os pesquisadores a produzir melhores colheitas ou até mesmo ajudar os humanos a combater o câncer.

As mutações ocorrem quando o DNA é danificado e não é reparado, criando uma nova variação. Os cientistas queriam saber se a mutação era puramente aleatória ou provinha de algum fator "mais profundo".

O que eles descobriram foi totalmente inesperado, tendo em vista o saber defendido há 150 anos.

"Nós sempre pensamos na mutação como basicamente aleatória em todo o genoma," explicou o professor Gray Monroe, da Universidade da Califórnia em Davis (EUA). "Acontece que a mutação é largamente não-aleatória, e é não-aleatória de uma forma que beneficia a planta. É uma maneira totalmente nova de pensar sobre a mutação."

Mutações não-aleatórias

Os pesquisadores passaram três anos sequenciando o DNA de centenas de exemplares da planta Arabidopsis thaliana, uma pequena erva florida considerada o "rato de laboratório entre as plantas", por causa de seu genoma relativamente pequeno, composto por cerca de 120 milhões de pares de bases - os humanos, em comparação, têm cerca de 3 bilhões de pares de bases.

O sequenciamento dessas centenas de plantas revelou mais de 1 milhão de mutações. Foi dentre essas mutações que se revelou um padrão não-aleatório, ao contrário do que se esperava.

"À primeira vista, o que encontramos parecia contradizer a teoria estabelecida de que as mutações iniciais são totalmente aleatórias e que apenas a seleção natural determina quais mutações são observadas nos organismos," disse o professor Detlef Weigel, do Instituto Max Planck (Alemanha).

Ao lado de pesquisas com animais e plantas, como a Arabidopsis thaliana, os estudos de epigenética mostram que até experiências de vida deixam marcas nos filhos.
[Imagem: EB/MPG]

Em vez de aleatoriedade, a equipe encontrou trechos do genoma com baixas taxas de mutação e outras com taxas muito altas. Além disso, nas "manchas" de baixa mutação, estava outra grande surpresa: Uma representação exagerada de genes essenciais, como os envolvidos no crescimento celular e na expressão gênica.

"Estas são as regiões realmente importantes do genoma," disse Monroe. "As áreas que são biologicamente mais importantes são as que estão sendo protegidas contra mutações."

As áreas também são sensíveis aos efeitos nocivos de novas mutações: "O reparo de danos ao DNA parece, portanto, ser particularmente eficaz nessas regiões," acrescentou Weigel.

Autoproteção

Estas descobertas dão uma reviravolta surpreendente à teoria da evolução por seleção natural conforme defendida hoje pelos chamados neodarwinistas porque revela que a planta evoluiu para proteger seus genes de mutações para garantir a sobrevivência.

"A planta desenvolveu uma maneira de proteger seus lugares mais importantes da mutação," disse Weigel. "Isso é empolgante porque podemos até usar essas descobertas para pensar em como proteger os genes humanos da mutação".

De fato, a equipe descobriu que a forma como o DNA estava envolto ao redor de diferentes tipos de proteínas era um bom preditor de se um gene sofreria mutação ou não.

"Isso significa que podemos prever quais genes são mais propensos a sofrer mutações do que outros e nos dá uma boa ideia do que está acontecendo," disse Weigel.

Uso do novo conhecimento

Saber por que algumas regiões do genoma sofrem mais mutações do que outras pode ajudar a desenvolver variações de plantas para se obter colheitas melhores.

Os cientistas também poderão usar as informações para prever melhor ou desenvolver novos tratamentos para doenças como o câncer, causadas por mutações genéticas.

"Nossas descobertas fornecem um relato mais completo das forças que impulsionam os padrões de variação natural; elas devem inspirar novos caminhos de pesquisa teórica e prática sobre o papel da mutação na evolução," concluiu a equipe em seu artigo.