“A vida não será contida”: célula criada do zero em laboratório se reproduz como uma célula natural
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O biólogo evolucionista Jay T. Lennon e sua equipe de pesquisa conduziram um estudo em uma célula mínima sinteticamente construída. Essa célula foi despojada de todos os genes não essenciais, mas a equipe descobriu que ela pode evoluir a uma taxa semelhante a uma célula normal. Essa descoberta destaca a adaptabilidade dos organismos, mesmo com um genoma não natural que possa parecer inflexível.
O estudo, apresentado na revista científica Nature, tem Roy Z. Moger-Reischer como primeiro autor. Lennon, professor do Departamento de Biologia da Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Indiana em Bloomington, explica que a vida tem uma resiliência notável. Simplificar um organismo para seus elementos essenciais não impede o processo de evolução.
Para realizar a pesquisa, a equipe de Lennon utilizou um organismo sintético chamado Mycoplasma mycoides JCVI-syn3B. Esse organismo é uma versão minimizada da bactéria M. mycoides, comumente encontrada no sistema digestivo de cabras e animais similares. Com o passar do tempo, a bactéria parasitária perdeu naturalmente muitos genes à medida que se adaptou para depender do hospedeiro para obter nutrição.
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Em 2016, pesquisadores do Instituto J. Craig Venter, na Califórnia, reduziram ainda mais o genoma do M. mycoides, eliminando 45% de seus 901 genes. Isso resultou no menor conjunto de genes necessários para uma forma de vida celular autônoma, com apenas 493 genes no M. mycoides JCVI-syn3B. Esse tamanho de genoma é o menor entre os organismos livres conhecidos, enquanto muitos animais e plantas têm genomas com mais de 20.000 genes.
Teoricamente, o organismo mais simples não teria funções redundantes e consistiria apenas no número mínimo de genes necessários para a vida. No entanto, qualquer mutação em um organismo assim poderia interromper uma ou mais funções celulares, impondo restrições à evolução. Genomas simplificados oferecem menos alvos para a seleção positiva, limitando as oportunidades de adaptação.
Apesar dos recursos limitados disponíveis para a seleção natural e do impacto desconhecido de novas mutações, o M. mycoides JCVI-syn3B demonstrou uma taxa de mutação excepcionalmente alta. Lennon e seus colegas queriam examinar como uma célula mínima responderia às forças evolutivas ao longo do tempo. Eles permitiram que a célula evoluísse livremente no laboratório por 300 dias, equivalente a aproximadamente 2.000 gerações bacterianas ou cerca de 40.000 anos de evolução humana.
Em seguida, os pesquisadores realizaram experimentos para comparar o desempenho das células mínimas evoluídas com o M. mycoides não mínimo original e uma linhagem de células mínimas que não haviam evoluído por 300 dias. As linhagens foram colocadas juntas em um tubo de ensaio, e aquela mais adaptada ao ambiente se tornou a linhagem mais prevalente.
Os resultados revelaram que a versão não mínima da bactéria facilmente superou a versão mínima não evoluída. No entanto, a bactéria mínima que havia evoluído por 300 dias teve um desempenho significativamente melhor, recuperando efetivamente toda a aptidão perdida devido à simplificação do genoma. Os pesquisadores identificaram os genes que passaram pelas mudanças mais significativas durante a evolução, sendo alguns deles envolvidos na construção da superfície celular, enquanto as funções de vários outros permanecem desconhecidas.
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Compreender como organismos com genomas simplificados superam os desafios evolutivos tem amplas implicações na biologia. Esse conhecimento pode contribuir para diversas áreas, incluindo o tratamento de patógenos clínicos, a persistência de endossimbiontes associados ao hospedeiro, o aprimoramento de microrganismos projetados e até mesmo a origem da vida em si.
A pesquisa de Lennon e sua equipe destaca o poder da seleção natural em otimizar rapidamente a aptidão do organismo autônomo mais simples, fornecendo insights sobre a evolução da complexidade celular. Em essência, ela demonstra que a vida sempre encontra um caminho. [PhysOrg]