Estudo mostra que genes saltadores podem ser transferidos entre diferentes espécies

Os genes não são transmitidos exclusivamente dos pais para os filhos. Alguns são móveis e também podem saltar para outras espécies, como demonstraram agora investigadores do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha, em Bremen. A observação direta de um gene saltador fornece a primeira evidência de que tais genes podem ser transferidos de uma espécie para outra – de predador para presa.

Genes saltadores aceleram a evolução

Genes saltadores são parasitas no material genético de bactérias, plantas, animais e humanos. Eles são liberados na célula como pequenas moléculas de RNA do ácido ribonucleico (RNA) e possuem mecanismos complexos para se inserirem em outras partes do material genético dentro da célula, conferindo assim muitas vezes novas propriedades à célula e acelerando assim a evolução. Existem também genes saltadores que se libertam do RNA usando uma enzima de RNA. Essas ribozimas ou íntrons auto-splicing são um grupo especial de genes saltadores.

É mais difícil para um gene saltar para outra célula ou outra espécie. As análises filogenéticas dos genes mostram que tais saltos ocorreram. Até agora, presumia-se que, para que isso acontecesse, os genes saltadores viajavam como ‘caronas’ nos genomas de plasmídeos ou vírus. Agora, Jens Harder e seus colegas fizeram uma observação surpreendente.

Uma comunidade anaeróbica com cheiro de laranja

Um enriquecimento de bactérias e archaea, de crescimento lento e produtor de metano (biogás), abrigava uma comunidade incomum: o membro mais abundante era uma bactéria predadora muito pequena. Candidato Velamenicoccus archaeovorus se alimenta de microorganismos que decompõem o limoneno, o cheiro das laranjas, em metano e dióxido de carbono. Células individuais dentro dos filamentos de Methanotrix soehngeniio maior produtor de metano da Terra, estavam mortos.

Poderia Ca. Velamenicoccus archaeovorus será a causa da morte? Para confirmar isso, moléculas de Ca. Velamenicoccus archaeovorus precisaria ser detectado nas células mortas.

Em busca de RNA intron

Ao analisar o genoma de Ca. Velamenicoccus archaeovorus, Jens Harder descobriu um gene saltador, um íntron. Embora – e precisamente porque – o RNA do íntron nunca tivesse sido observado fora de uma célula, Jens Harder decidiu procurar o íntron na presa de Ca. Velamenicoccus archaeovorus.

O Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha desenvolveu métodos adequados capazes de detectar pequenas quantidades de RNA em células bacterianas. Seguindo o desenvolvimento de soluções específicas ácido nucleico sondas, imagens microscópicas revelaram a presença de RNA de íntron em células vivas de Ca. Velamenicoccus archaeovorus e em células mortas de Methanotrix soehngenii.

Pego em flagrante? Sim, enquanto o intrão tentava replicar-se. No entanto, o portador do íntron, Ca.Velamenicoccus archaeovorus, já havia matado o novo hospedeiro. Assim, a tentativa terminou com um salto para uma cela vazia.

RNA estável

Os ácidos ribonucléicos são os mensageiros nas células vivas. São moléculas de cadeia longa que transportam os projetos da célula desde o material genético até as fábricas de proteínas e são então decompostas muito rapidamente a partir do final. As células mortas normalmente não contêm ácidos ribonucleicos.

No entanto, a sobrevivência do RNA do íntron nas células não é surpreendente, pois o íntron forma um RNA circular sem extremidades abertas, que é resistente a enzimas degradativas. “A estabilidade do RNA do íntron em sua forma de anel é uma característica distintiva. Em humanos, as moléculas circulares de RNA influenciam muitos processos metabólicos, e seu papel no desenvolvimento de tumores é atualmente objeto de intensa pesquisa. Aplicações em vacinas de RNA, por exemplo, contra o vírus Covid e certas formas de câncer, também estão em andamento. Nosso estudo mostrou que em microorganismos, genes saltadores podem ser transferidos para outras espécies através de seu RNA circular”, diz Jens Harder.