Os cientistas acabam de descobrir um gene que explica um exemplo de selecção natural frequentemente mencionado em livros escolares. Este gene torna negras as mariposas cinzentas-mariposas. O gene pode também controlar as alterações de cor das asas em borboletas de coloração brilhante.

Um mistério surgiu na Grã-Bretanha durante os anos 1800s. Uma Revolução Industrial tinha acabado de se instalar. Fábricas ocupadas começaram a escurecer os céus com o fumo da queima de madeira e carvão. A poluição fuliginosa escureceu os troncos das árvores. Em suma, os cientistas vitorianos também tomaram nota de uma mudança, entre as traças apimentadas (Biston betularia). Surgiu uma nova forma totalmente negra. Passou a chamar-se B. betularia carbonaria, ou a versão “carvão vegetal”. A forma mais antiga tornou-se tipica, ou a forma típica.

Os pássaros tinham sido capazes de detectar facilmente as traças de estilo antigo, levemente coloridas e pimentadas enquanto se assentavam em troncos de árvores com fuligem escurecida. Em vez disso, os seus novos primos escuros misturaram-se. O resultado: esses carbonários eram menos susceptíveis de serem comidos.

Não surpreendentemente, o número de mariposas de cor clara começou a diminuir à medida que os seus primos escuros aumentavam. Em 1970, em algumas regiões poluídas, quase 99 por cento das traças-pimentadas eram agora negras.

No final do século XX, as coisas começaram a mudar. As leis para controlar a poluição entraram gradualmente em vigor. As empresas já não conseguiam atirar tanta fuligem da poluição para a atmosfera. Em pouco tempo, as aves podiam facilmente voltar a espiar as traças negras. Agora as traças carbonárias tornaram-se raras e as traças tipicas voltaram a dominar.

A poluição não tornou as traças negras. Apenas deu uma vantagem de camuflagem a qualquer traça que carregava a mudança genética que tornou as suas asas negras. E quando a poluição desapareceu, a vantagem das mariposas negras também desapareceu.

P>P>Painda, os cientistas ficaram perplexos quanto à forma como as mariposas negras surgiram pela primeira vez. Até agora, ou seja. Os investigadores em Inglaterra rastrearam a diferença entre uma traça tipica e uma traça carbonária até um ajuste genético. Ocorre no gene conhecido como cortex.

Os cientistas relataram a sua descoberta a 1 de Junho na Nature.

Um exemplo de evolução de mudança rápida

Genes contêm as instruções que dizem às células o que fazer. Com o tempo, alguns genes podem mudar, muitas vezes sem razão aparente. Tais mudanças são conhecidas como mutações. Este estudo “começa a desvendar exactamente o que foi a mutação original” que produziu as traças negras, diz Paul Brakefield. Ele é um biólogo evolucionário da Universidade de Cambridge em Inglaterra. A descoberta, diz ele, “acrescenta um elemento novo e excitante à história”

As mudanças de cor das traças-pintadas são um exemplo comum daquilo a que os cientistas se referem como selecção natural. Nele, os organismos desenvolvem mutações aleatórias. Algumas das alterações genéticas deixarão os indivíduos mais adequados – ou adaptados – ao seu ambiente. Estes indivíduos tenderão a sobreviver com mais frequência. E como o fazem, transmitirão a mutação útil aos seus descendentes.

Eventualmente, a maioria dos indivíduos sobreviventes transportará esse gene alterado. E se isto acontecer a um número suficiente de indivíduos, eles podem constituir uma nova espécie. Isto é evolução.

Outro exemplo de adaptação e selecção natural são as borboletas que copiaram, ou imitaram, os padrões de cor de outros. Algumas borboletas são tóxicas para as aves. As aves aprenderam a reconhecer os padrões das asas dessas borboletas e a evitá-los. As borboletas não tóxicas podem desenvolver alguns ajustes genéticos que fazem com que as suas asas se pareçam com as das borboletas tóxicas. As aves evitam as falsificações. Isto permite que os imitadores aumentem em número.

Detalhes das alterações genéticas por detrás da traça-pimenta e das adaptações das borboletas escaparam aos cientistas durante décadas. Depois, em 2011, os investigadores localizaram as características de uma região de genes que existe tanto nas traças como nas borboletas. Ainda assim, que gene ou genes precisos por detrás das alterações permaneceram um mistério.

Em mariposas apimentadas, a região de interesse incluía cerca de 400.000 bases de ADN. As bases são unidades químicas portadoras de informação que compõem o ADN. A região nestes insectos albergou 13 genes separados e dois microRNAs. (MicroRNAs são pequenos pedaços de RNA que não contêm a planta para a produção de proteínas. No entanto, ajudam a controlar a quantidade de certas proteínas que uma célula irá produzir.)

Protecção para a mudança genética

“Não há realmente genes que gritam para si, dizendo ‘Estou envolvido em padrões de asas'”, observa Ilik Saccheri. Ele é um geneticista evolucionista na Universidade de Liverpool, em Inglaterra. Também liderou o estudo da traça-pimenta.

Saccheri e a sua equipa compararam aquela longa região de ADN numa traça negra e em três traças típicas. Os investigadores encontraram 87 locais onde a traça negra diferia das de cor clara. A maior parte das alterações foram em bases únicas de ADN. Tais variantes genéticas são conhecidas como SNPs. (Esta sigla significa polimorfismos de nucleótidos únicos.) Outras alterações foram adições ou supressões de algumas bases de ADN.

Uma diferença foi um trecho inesperado de 21,925-base-longitude de ADN. De alguma forma, tinha sido inserido na região. Este grande pedaço de ADN continha múltiplas cópias de um elemento transponível. (Isto também é conhecido como um gene saltitante.) Como um vírus, estes pedaços de ADN copiam e inserem-se no ADN de um hospedeiro.

A equipa examinou o ADN de centenas de mais traças tipicas. Se uma traça de cor clara tivesse uma das alterações, isto significava que a alteração não era responsável pela sua prima de asas negras. Um a um, os cientistas descartaram as mutações que poderiam levar a asas negras. No final, eles tinham um único candidato. Era o grande elemento transponível que tinha aterrado no gene do córtex.

Mas este gene saltitante não aterrou no ADN que fornece a planta para fazer alguma proteína. Em vez disso, aterrou num intrão. Este é um trecho de ADN que é cortado após o gene ser copiado para o RNA – e antes de uma proteína ser feita.

Para ter a certeza que o gene saltador foi responsável pelas asas negras vistas durante a Revolução Industrial, Saccheri e os seus colegas de trabalho descobriram a idade da mutação. Os investigadores utilizaram medições históricas de quão comum era a asa negra ao longo da história. Com isso, calcularam que o gene saltador aterrou pela primeira vez no córtex intron em cerca de 1819. Esse timing deu à mutação cerca de 20 a 30 gerações de traças para se espalhar pela população antes das pessoas terem relatado avistamentos das traças negras em 1848.

Saccheri e os seus colegas encontraram este elemento transponível em 105 das 110 traças carbonárias selvagens. Não foi em nenhuma das 283 traças tipica testadas. As outras cinco mariposas, concluem agora, são negras devido a alguma outra variação genética, desconhecida.

Bandas de borboletas

Um segundo estudo no mesmo número da Natureza focado nas borboletas Heliconius. Estas belezas coloridas esvoaçam por todo o continente americano. E, tal como as mariposas apimentadas, têm sido modelos de evolução desde o século XIX. Nicola Nadeau liderou um grupo de investigadores que se propôs a aprender o que controla as cores das asas nestas borboletas.

Nadeau é um geneticista evolucionista na Universidade de Sheffield em Inglaterra. A sua equipa estava à procura de variantes genéticas associadas à presença – ou ausência – de bandas amarelas nas asas. Essa coloração é importante porque essa faixa amarela ajuda algumas espécies deliciosas de borboletas a imitarem as de sabor vil. Fingir ser a borboleta de mau gosto pode ajudar a deliciosa a tornar-se o almoço de um predador.

A equipa de Nadeau penteou mais de 1 milhão de bases de ADN em cada uma de cinco espécies de Heliconius. Entre elas estava H. erato favorinus. Os cientistas encontraram 108 SNPs em cada membro desta espécie que tinha uma faixa amarela nas asas traseiras. A maioria desses SNPs encontrava-se em introns do gene do córtex ou fora desse gene. As borboletas sem a banda amarela não tinham esses SNPs.

Foram encontradas outras alterações de ADN em torno do gene do córtex que levaram a barras amarelas nas asas de outras espécies de Heliconius também. Isto sugere que a evolução agiu várias vezes no gene do córtex para riscar as asas dos insectos.

Procura de provas do que os ‘genes saltadores’ fazem

A descoberta de que o mesmo gene influencia os padrões das asas nas borboletas e traças mostra que alguns genes podem ser pontos quentes da selecção natural, diz Robert Reed. Ele é um biólogo evolucionário da Universidade de Cornell em Ithaca, N.Y.

Nenhumas diferenças genéticas nas borboletas ou mariposas pimentadas alterou o próprio gene do córtex. Isso significa que é possível que o gene saltador e os SNPs não estejam a fazer nada ao gene. As alterações podem ser meramente o controlo de um gene diferente. Mas a evidência de que o córtex é realmente o gene sobre o qual a selecção natural actuou é forte, diz Reed. “Ficaria surpreendido se eles estivessem errados”.

Still, não é óbvio como o gene do córtex mudaria os padrões das asas, diz Saccheri. Ele observa que ambas as equipas de investigação estão “igualmente intrigadas sobre como está a fazer o que parece estar a fazer”

As asas da mariposa e da borboleta estão cobertas de escamas coloridas. As equipas têm provas de que o gene do córtex ajuda a determinar quando determinadas escalas de asas crescem. E nas borboletas e mariposas, o momento do desenvolvimento da escala de asa afecta as suas cores, diz Reed. “Vê-se cores a surgir quase como uma pintura por números”

Escalas amarelas, brancas e vermelhas desenvolvem-se primeiro. As escalas de preto surgem mais tarde. Sabe-se que o córtex também está envolvido no crescimento celular. Assim, o ajustamento dos níveis de proteína que produz pode acelerar o crescimento em escala de asa. E isso pode fazer com que as escamas se tornem coloridas. Ou pode retardar o seu crescimento, permitindo-lhes tornar-se negras, especulam os investigadores.

SNPs, claro, podem alterar genes que podem afectar a coloração de outros organismos, incluindo pessoas.

Mas a grande mensagem de “levar para casa” em todo este trabalho, dizem os cientistas, é como uma simples mudança num único gene pode fazer a diferença no aspecto – e por vezes na sobrevivência – de uma espécie à medida que as condições mudam.

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