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O tubarão elefante mudou pouco nos últimos 420 milhões de anos, tornando a sua sequência de ADN valiosa para comparação com outras espécies de vertebrados.
Um peixe de aspecto funky com um focinho de tamanho grande tornou-se o vertebrado de mandíbula mais primitivo a ter o seu genoma sequenciado. A sequência de ADN do tubarão elefante ajuda a explicar porque é que os tubarões têm um esqueleto cartilaginoso e como os humanos e outros vertebrados desenvolveram a imunidade adquirida.
Tubarões-elefantes (Callorhinchus milii) fazem parte de um ramo evolutivo precoce de peixes cartilagíneos conhecidos como quimeras, que estão relacionados com tubarões e raias. Eles patrulham as águas profundas do sul da Austrália e Nova Zelândia, e usam os seus focinhos característicos para caçar mariscos enterrados na areia. Embora os tubarões-elefantes não sejam conhecidos por atacarem os seres humanos, eles ostentam um espigão de sete centímetros de comprimento na sua barbatana dorsal, que é usado para se defenderem contra predadores.
Six anos atrás, os cientistas apontaram C. milii como o primeiro peixe cartilaginoso a ser sequenciado devido ao seu genoma relativamente pequeno – cerca de um terço do tamanho do genoma humano. “Tivemos muitos genomas para anfíbios, para aves e para mamíferos, mas nenhum tubarão”, diz o autor do estudo Byrappa Venkatesh, especialista em genómica comparativa na Agência para a Ciência, Tecnologia e Investigação em Singapura.
Dumbo do mar
Porque o tubarão elefante é um vertebrado de mandíbula precoce e pouco mudou desde que os peixes ósseos apareceram há cerca de 420 milhões de anos – tornando-o o de evolução mais lenta de todos os vertebrados conhecidos – serve como uma base importante para a genómica comparativa. “Vamos usar isto como referência para os próximos anos”, diz Venkatesh. O genoma foi publicado hoje na Nature1.
Até agora, os cientistas sequenciaram os genomas de oito peixes ósseos e dois vertebrados sem mandíbula conhecidos como lampreias. Tubarões, patins, raias e quimeras destacam-se dos outros vertebrados com mandíbulas por terem um esqueleto que é feito principalmente de cartilagem e não de ossos. Embora os cientistas soubessem que genes estavam envolvidos na formação óssea, não era claro se os tubarões tinham perdido a sua capacidade de formação óssea ou se nunca a tiveram em primeiro lugar. Afinal, os tubarões fazem osso nos seus dentes e espinhas.
A sequência revela que falta aos membros deste grupo uma única família genética que regula o processo de transformação da cartilagem em osso, e que um evento de duplicação de genes deu origem à transformação em vertebrados ósseos. De facto, quando os investigadores eliminaram um destes mesmos genes num zebrafish, este reduziu significativamente a sua capacidade de formar osso.
John Postlethwait, biólogo de desenvolvimento da Universidade de Oregon em Eugene, chama aos resultados “iluminadores”. Ele estuda o peixe de gelo antárctico (Notothenioidei), que perdeu a capacidade de formar osso ao longo da evolução, e procurará ver se lhes faltam os mesmos genes que faltam no genoma do tubarão elefante.
Imunidade evolutiva
O genoma C. milii também ajuda a responder a questões importantes sobre a evolução da imunidade adquirida, que é a base da vacinação e permite aos humanos e outros vertebrados lutar contra novos agentes patogénicos. Os tubarões elefantes têm células T assassinas, que destroem directamente células do corpo que foram infectadas por vírus, mas faltam-lhes células T de ajuda, que ajudam a regular a resposta imunitária global a uma infecção. Os novos dados da sequência sugerem que a imunidade adquirida evoluiu num processo de duas etapas em vez de uma etapa como anteriormente se pensava.
Efforts estão agora em curso para sequenciar mais peixes cartilaginosos, incluindo o pequeno skate (Leucoraja erinacea) da América do Norte e o pequeno catshark (Scyliorhinus canicula).
Igor Schneider, biólogo evolucionário da Universidade Federal do Pará, Brasil, que estuda como os membros evoluíram a partir das barbatanas dos peixes, está entusiasmado com a utilização dos dados da sequência no seu próprio trabalho. “O genoma do tubarão elefante fornece uma ferramenta inestimável para estudos comparativos”, diz ele, e espera que isso o ajude a determinar “os passos genéticos em direcção à vida em terra”.