Genoma Mais Antigo do Mundo Sequenciado a Partir de ADN de Cavalo com 700.000 Anos

Um osso da perna de um cavalo com mais de 700.000 anos gerou o genoma mais antigo e completo do mundo.

27 junho 2013

O ADN acende uma luz de volta ao passado, mostrando-nos coisas que os fósseis não podiam. Mas quão longe se pode estender essa luz?

Algumas das sequências de ADN mais antigas são de fósseis de mastodontes e ursos polares com 50.000 e 110.000 anos de idade, respetivamente. Mas um novo estudo publicado hoje online no periódico Nature relata o impulso mais recente para a recuperação de sequências de ADN antigas. As amostras de um osso de uma perna de cavalo com mais de 700.000 anos de idade revelaram ser o genoma antigo mais completo conhecido até à presente data.

"Sabíamos que sequenciar genomas tão antigos, com 70.000 a 80.000 anos de idade era possível", disse Ludovic Orlando, geneticista evolucionário do Museu de História Natural da Dinamarca, da Universidade de Copenhaga. "Então pensámos, porque não tentar ir bem mais atrás no tempo?"

O genoma do cavalo Pleistoceno que Orlando e os seus colegas reuniram ajudou a determinar que o ancestral da linhagem de Equus - grupo que deu origem aos cavalos modernos, zebras e burros – nasceu há cerca de 4 a 4,5 milhões de anos, ou cerca de dois milhões de anos mais cedo do que anteriormente se pensara.

O antigo genoma do cavalo também permitiu que a equipa determinasse a relação evolutiva entre cavalos domésticos modernos e os cavalos em extinção de Przewalski, um nativo das estepes mongóis, que representam a última raça viva do cavalo selvagem.

A equipa descobriu que os cavalos de Przewalski eram uma ramificação da linhagem que deu origem aos cavalos domésticos. Os dois grupos divergiram de há 50.000 anos atrás.

Uma vez considerado extinto na natureza, o cavalo de Przewalski foi reintroduzido na natureza a partir de uma população cativa de apenas algumas dezenas. Embora este número sugira que a diversidade genética da espécie pode ser muito pequena para suportar, o estudo mostra que os cavalos de Przewalski são de facto mais diversos geneticamente do que as raças domésticas, como os cavalos árabes e os islandeses.

"Nós pensamos que há bastante diversidade genética dentro cavalo de Przewalski para manter viáveis os esforços de conservação", disse Orlando.

Armazenamento a Frio

Extrair genomas antigos a partir de amostras mortas há muito tempo é um trabalho intensivo, e não há um limite para quão longe se pode ir.

Estudos sobre a meia-vida do ADN sugerem que mesmo sob as condições ideais, as sequências de ADN com mais de 1,5 milhões de anos serão demasiado curtas para ser legíveis. Portanto, é altamente improvável que o ADN seja recuperado a partir dos dinossauros, já que eles desapareceram há 65 milhões de anos atrás, com exceção da linhagem que levou às aves modernas.

Mas a preservação do meio ambiente de uma amostra antiga pode ajudar a prolongar a quantidade de tempo que o ADN tem, antes que ele degrade e deixe de ser recuperável.

"O frio é bom", disse Orlando. Congelado ainda melhor, porque a água líquida não estará presente para degradar as moléculas de ADN.

A perna de cavalo de seis polegadas (15 centímetros) óssea que a equipa analisou é originária do território de Yukon do Canadá Ocidental. O pergelissolo manteve os restos num tipo de armazenamento a frio durante cerca de 735.000 anos até que os cientistas decidiram cavá-lo em 2003.

Para determinar se podem haver quaisquer moléculas biológicas deixadas na amostra, Orlando e os seus colegas olharam primeiro para ver se poderiam detetar aminoácidos a partir de colagénio - uma proteína encontrada no osso da amostra.

Uma vez que eles identificaram e sequenciaram com sucesso essas proteínas, os pesquisadores tentaram posteriormente extrair ADN do antigo osso da perna.

Como no caso da maioria dos antigos fósseis, a maior parte do ADN encontrado era de bactérias que povoaram o osso depois do cavalo morrer. Usando o ADN dos cavalos modernos, como referência, a equipa foi capaz de identificar ADN "endógeno", que pertencia ao cavalo antigo.

"Nós sequenciámos 12 biliões de moléculas de ADN, das quais 40 milhões [eram] da origem do cavalo", disse Orlando. "Houve um pouco de ADN do cavalo num oceano de ADN microbial."

Um Novo Mundo

A recuperação de um genoma quase numa ordem de magnitude mais velha do que qualquer informação genómica anterior abre uma ampla gama de novos alvos para o estudo de fósseis a nível genético, possivelmente incluindo espécies de humanos antigos, se eles vivessem em ambientes mais frios.

"Então nomeia-o – os que são os seus animais favoritos do Pleistoceno?" escreveu Hendrik Poinar, geneticista evolucionário da Universidade McMaster, em Ontário, Canadá, num e-mail.

Poinar, que não esteve envolvido no estudo atual, gostaria de ver isso aplicado à evolução dos elefantes. "Esta deveria abordar questões relacionadas com a origem do cabelo e tamanho da plasticidade e como eles se adaptaram às ecologias muito diferentes".

Ele não estava surpreendido pelos pesquisadores terem sido capazes de sequenciar um genoma completo com 700.000 anos. Ele só gasta tempo e dinheiro, disse Poinar.

Mas ele também aponta que sequenciar genomas antigos é mais uma questão sobre a preservação em vários ambientes do que obter a idade de um espécime. "Estou certo de que encontraremos genomas mais velhos muito brevemente."

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