Sobre 150 milhões de anos atrás, cobras deambulavam sobre pernas bem desenvolvidas. Agora os investigadores dizem que um trio de mutações num interruptor genético é a razão pela qual essas pernas acabaram por desaparecer.

Fectuadas juntas, as mutações no intensificador de um gene conhecido como “Ouriço Sónico” perturbam um circuito genético que impulsiona o crescimento de membros em cobras.

Os cientistas fizeram a sua descoberta através do estudo da actividade genética no desenvolvimento de embriões de pitão e da comparação de sequências de DNA de genomas de cobras e lagartos. Enquanto algumas cobras, tais como cobras e víboras, são completamente sem cal, as pitões e jibóias retiveram alguns vestígios das suas estruturas das pernas.

Em pitões embrionários, os investigadores descobriram que as três mutações funcionam cumulativamente para abolir uma região do “Ouriço Sónico” melhorador onde as proteínas se ligam ao ADN, conhecidos como sítios de ligação do factor de transcrição, afectando a forma como a informação genética é finalmente transcrita.

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Essencialmente, o melhorador funciona como um “interruptor” genético que liga o gene do “Ouriço Sónico” durante a formação dos membros. Com três activadores do interruptor apagados em pitões, o gene “Ouriço Sónico” apenas cintila antes de se calar, terminando o processo de crescimento das pernas no embrião.

“É excitante conhecer as alterações nucleotídicas precisas que são responsáveis pela redução dos membros”, diz Martin Cohn, professor de genética molecular e microbiologia na Faculdade de Medicina da Universidade da Florida.

Pítons e jiboas

Surpreendentemente, o resto da maquinaria genética para o desenvolvimento de pernas permaneceu no lugar durante milhões de anos e ainda existe em pítons e jiboas. Cohn e a co-autora Francisca Leal, candidata a doutoramento, descobriram que os embriões píton formam “botões” de perna e ligam todo o programa genético necessário para fazer pernas, mas o circuito avaria depois de o gene “ouriço Sónico” se desligar.

Embora o “ouriço Sónico” seja degradado, outros melhoradores permanecem intactos, incluindo os que facilitam a actividade de um gene chamado Hoxd13, que é necessário para construir mãos e pés. Os investigadores encontraram o início celular de todo o esqueleto da perna, até aos dedos dos pés, em embriões python. Mas quando os jovens pitões eclodem, tudo o que resta é um pequeno rudimento do fémur.

“Os resultados dizem-nos que o desenvolvimento do membro píton progride muito mais do que sabíamos antes”, diz Cohn. “Eles fazem pernas embrionárias mas as células não completam o processo de desenvolvimento do esqueleto”.

“Assim, enquanto as pitões e as jóias retêm pernas rudimentares, as cobras mais avançadas acabam por perder completamente as suas pernas”. O trabalho ajuda a explicar exactamente como é que isso aconteceu. No laboratório, os investigadores descobriram que cobras completamente sem cal, tais como cobras e víboras, mostram uma decomposição mais extensa do “Sonic Sonic Sugarhog Limb Limb enhancer” do que pitões e jibóias.

Pernas de cobras fósseis

Durante os últimos 20 anos, outros cientistas descreveram fósseis de cobras com patas posteriores funcionais fora das suas gaiolas costelares. Estima-se que os fósseis tenham pelo menos 90 milhões de anos, e embora pelo menos uma destas espécies retenha provavelmente as pernas dos seus antepassados com membros, alguns cientistas acreditam que as pernas reevolvidas noutras serpentes.

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Cohn pensa que a sua descoberta de um esqueleto transitório de pernas em embriões de píton mostra as relíquias das pernas de serpentes ancestrais e poderia ter fornecido a matéria-prima para os membros reaparecerem. As mutações que eliminaram as pernas de cobra provavelmente surgiram há cerca de 100 milhões de anos durante o período Cretáceo Superior, de acordo com os estudos genómicos de Cohn e Leal.

Em 1999, Cohn publicou uma investigação que detalhava a base molecular da perda de membros durante a evolução da cobra. Ele credita Leal, que tem uma formação em herpetologia, por querer revisitar o tópico agora que a tecnologia avançou a compreensão da genómica da serpente.

Porque alguns destes sítios de ligação do factor de transcrição ainda não tinham sido descobertos em mamíferos, as últimas descobertas também criam uma oportunidade de voltar a modelos de ratos e talvez até humanos para procurar mutações nas mesmas regiões genómicas, diz Cohn. Embora não haja planos imediatos para o fazer, as descobertas em cobras demonstram o poder da biologia evolutiva e comparativa para abrir novos caminhos para a ciência biomédica.

“Esta surpreendente conservação e as modificações específicas no genoma da cobra são um claro testemunho da sua ancestralidade”, diz Leal. “As cobras evoluíram claramente de ancestrais coxos e os seus genomas demonstram-no.”

O Instituto Médico Howard Hughes financiou o trabalho.