Vestígios de ADN Fóssil Descobertos em Crânio de Dinossauro

Cientistas encontraram estruturas celulares – e uma substância que se comporta como o ADN – em cartilagens com mais de 70 milhões de anos.terça-feira, 10 de março de 2020


Quer receber a nossa visão única sobre os grandes temas da atualidade diretamente na sua caixa de correio? Subscreva a nossa newsletter aqui.

 

Há milhares de milhões de anos que o ADN atua como uma molécula de informação sobre vida, com as instruções sobre quando e como construir as proteínas de organismos vivos. Mas durante quanto tempo conseguem estas informações biológicas sobreviver? Num novo e provocador estudo, uma equipa internacional de investigadores revelou fósseis de dinossauros que estão tão bem preservados que até contêm contornos de células – e estruturas que se podem ter formado a partir do ADN original dos dinossauros.

O estudo, publicado recentemente na National Science Review, analisa dois ossos cranianos de crias do hadrossauro Hypacrosaurus stebingeri, um dinossauro herbívoro que viveu há cerca de 75 milhões de anos onde atualmente fica o Montana, nos EUA.

No interior dos minúsculos fósseis, os investigadores conseguiram observar o que parecem ser células, algumas congeladas no processo de divisão. Outras contêm pontos escuros que parecem núcleos, as estruturas celulares que armazenam o ADN. E uma das células parece conter estruturas escuras entrelaçadas semelhantes a cromossomas, os filamentos condensados de proteínas e ADN que se formam durante a divisão celular.

A cartilagem de um dos Hypacrosaurus (à esquerda) contém duas células congeladas no processo de divisão – as células têm um material escuro semelhante a núcleos. E uma das células (ao centro), contém o que parecem ser cromossomas condensados. Quando imersos em iodeto de propídio, que é usado para manchar o ADN com células vivas, os pontos de condensação dentro das células isoladas ficam fluorescentes (à direita), sugerindo a presença de uma substância que se comporta como o ADN.
Fotografia de Alida Bailleul e Wenxia Zheng

“É um nível de preservação subcelular que nunca foi documentado num vertebrado”, diz Alida Bailleul, investigadora de pós-doutoramento no Instituto de Paleontologia e Paleoantropologia de Vertebrados da China, e autora principal do novo estudo.

Para testar o material fossilizado, os investigadores aplicaram manchas que ligam células vivas ao ADN nos fragmentos de crânio. Estas manchas fixaram-se dentro das células fósseis em pontos específicos, fazendo-as brilhar em tons de vermelho e azul fluorescente. Tanto quanto os investigadores sabem, as manchas estão ligadas a algo que deriva das moléculas originais do dinossauro, e não a um contaminante externo, como bactérias.

Esta descoberta significa que conseguimos sequenciar ADN de dinossauro? Nem por isso. Os investigadores ainda não tentaram extrair o ADN das células fósseis, portanto não confirmaram se este material é mesmo ADN, ou se é algum tipo de subproduto fóssil derivado do material genético em decomposição. Os cientistas também alertam que, se houver ADN presente nas células dos dinossauros, provavelmente está muito fragmentado, quimicamente alterado e entrelaçado no que outrora seriam proteínas.

“Não estamos a fazer algo do género Parque Jurássico”, diz Bailleul.

Ainda assim, o estudo serve para nos lembrar de que os fósseis conseguem preservar estruturas microscópicas e até vestígios das moléculas que compõem as células de um organismo, sejam pigmentos, proteínas e não só. E outro estudo feito recentemente encontrou biomoléculas num fóssil de Dickinsonia, uma criatura que viveu há mais de 500 milhões de anos, e usou as biomoléculas para confirmar que o organismo era um animal e não outra forma de vida.

“Esta investigação ainda está a dar os seus primeiros passos, mas as possibilidades são emocionantes. Agora temos de analisar os dados e continuar a testar e a refinar os nossos conceitos sobre a preservação molecular fóssil”, diz David Evans, paleontólogo no Museu Real de Ontário. (David não integrou a equipa do estudo.)

Células surpreendentes
A descoberta de células fossilizadas de dinossauro começou no Montana, na década de 1980, quando o paleontólogo da Universidade Chapman, Jack Horner, que na altura trabalhava no Museu das Montanhas Rochosas do Montana, descobriu um sítio que continha ossos de várias crias de Hypacrosaurus stebingeri. Jack estudou os ossos, mas também encontrou alguns crânios. Para observar a estrutura interna dos crânios, Horner e os seus colegas embeberam alguns em resina e depois moeram-nos em secções um pouco mais grossas do que um fio de cabelo.

Estes fragmentos de crânio de dinossauro ficaram na obscuridade durante mais de duas décadas, no Museu das Montanhas Rochosas, até que Bailleul – na altura doutoranda no museu – os foi buscar em 2010 para estudar as pequenas articulações e suturas que mantêm os crânios unidos. Enquanto Bailleul observava as finas secções ao microscópio, reparou em pequenas configurações circulares no osso supraoccipital que formava a parte da zona traseira do crânio.

As estruturas circulares pareciam células, e Bailleul reparou que muitas delas tinham pontos escuros, semelhantes a núcleos. E algumas até continham estruturas que pareciam cromossomas.

“Fiquei um bocado sem saber o que fazer – afastei-me do microscópio e comecei a pensar. Fiquei do género, meu Deus, isto só pode ser uma coisa!”

Bailleul ficou tão incrédula que não partilhou a informação com ninguém durante dois dias – mas uma antiga doutoranda de Horner, Mary Schweitzer, paleontóloga na Universidade Estadual da Carolina do Norte, estava a visitar o museu. Mary Schweitzer, pioneira em paleontologia molecular, publicou evidências de que os fósseis de dinossauros podiam preservar células e – de forma algo controversa – que também podiam preservar traços das suas proteínas originais.

Schweitzer olhou para os fósseis e concordou que Bailleul tinha encontrado algo de extraordinário. Durante a década seguinte, Bailleul trabalhou com Horner, Schweitzer e com outros colegas para estudar os fósseis, encarando este trabalho como um projeto paralelo a longo prazo. Em 2014, a equipa recebeu uma notícia inesperada, quando um grupo sueco anunciou que tinha encontrado uma filifolha com 180 milhões de anos que tinha núcleos e cromossomas fossilizados. “Quando o artigo sobre a filifolha saiu fiquei mais descansada e pensei, tudo bem, não estamos loucos”, diz Bailleul.

Depois de estudar as estruturas celulares, a equipa queria ter uma noção mais aprofundada sobre a composição dos fósseis. Bailleul visitou o laboratório de Schweitzer em Raleigh, na Carolina do Norte, e levou as amostras para fazer testes, verificando posteriormente o seu trabalho com amostras de tecido (num laboratório diferente, para evitar contaminação).

23 IMAGENS QUE CAPTAM O MISTÉRIO DOS DINOSSAUROS

Primeiro, as investigadoras aplicaram manchas químicas nos fósseis que se ligaram à cartilagem, algo que sugere que, quando os dinossauros morreram, os fragmentos do crânio em desenvolvimento ainda não se tinham transformado em osso – tal como a equipa suspeitava. Depois, Bailleul e Schweitzer isolaram algumas das células fósseis e aplicaram iodeto de propídio e DAPI, duas manchas químicas amplamente utilizadas em investigações médicas para visualizar ADN fresco. As células atraíram as manchas – mas as manchas também foram atraídas para pontos específicos dentro das células fossilizadas.

“Nem sequer lhe chamo ADN porque estou cautelosa e não quero exagerar os resultados”, diz Schweitzer. “Existe qualquer coisa nestas células que, quimicamente, é consistente e responde como o ADN.”

Como se fossiliza o ADN?
Se existir ADN intacto nestes fósseis de dinossauros, os cientistas podem precisar de reavaliar a robustez da molécula. Estudos feitos anteriormente demonstram que, passados alguns milhões de anos, o material genético presente nos ossos desintegra-se. O genoma completo mais antigo sequenciado até agora pertence a um osso de cavalo com 700.000 anos encontrado na Sibéria, congelado no pergelissolo desde que o animal morreu – mas os ossos do Hypacrosaurus são cerca de 100 vezes mais velhos.

Os ossos são muito porosos em vida, pelo que não são boas cápsulas temporais na morte. As células preservadas dos dinossauros provavelmente ficaram embebidas na cartilagem que não é porosa, diz Schweitzer. A estrutura da cartilagem pode ter protegido as células internas – e os seus componentes químicos – de uma forma mais eficaz.

“A cartilagem fossilizada e calcificada pode ser o local ideal para procurar biomoléculas excecionalmente bem preservadas noutros fósseis, pois estes tecidos podem ser menos propensos à contaminação e deterioração interna do que os ossos”, diz Evans. “Na cartilagem calcificada, as células ficam presas e isoladas na sua matriz, e têm mais probabilidades de ficar preservadas num microambiente selado.”

Apesar da proteção oferecida pela cartilagem, as manchas químicas podem não estar a ligar-se a ADN fóssil. Bailleul e Schweitzer afirmam que, se houver ADN presente, este pode ter sobrevivido devido à formação de ligações químicas em diferentes partes de uma única cadeia de ADN. Nas criaturas vivas, este tipo de reação – chamada reticulação – é tão tóxica que alguns dos medicamentos contra o cancro induzem este tipo de ligações no ADN do tumor. Mas durante o processo de fossilização, estes vínculos podem ajudar a estabilizar o ADN a longo prazo.

Jasmina Wiemann, doutoranda na Universidade de Yale e especialista no processo de fossilização de biomoléculas, diz que a reticulação entre o ADN e as proteínas também pode ajudar na fossilização. Alguns estudos revelam que o ADN e as histonas – proteínas que atuam como rolos de material genético – conseguem ligar-se entre si. Mas Jasmina acrescenta que são necessárias mais análises químicas para confirmar esta ideia.

Se as células dos dinossauros preservarem ADN inalterado – e isto é um grande “se” – as manchas químicas dizem que o ADN contém pelo menos 6 pares de bases, os “degraus” individuais da estrutura em forma de escada do ADN. As manchas têm um comprimento mínimo, pelo que os fragmentos podem não ser úteis para sequenciar o ADN. Beth Shapiro, especialista em paleogenética na Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, diz que os investigadores de ADN antigo ignoram os fragmentos com menos de 30 pares de bases, dado que estes pedaços de material genético não contêm informações suficientes para serem colocados com precisão num genoma. Colocar fragmentos minúsculos de ADN num genoma completo seria o mesmo que tentar encontrar uma frase específica em Moby Dick, sabendo apenas que a frase tinha a palavra “baleia”.

Mas o ADN fóssil, mesmo que não possa ser sequenciado, ainda tem utilidade. Wiemann e outros investigadores demonstraram que as proteínas fósseis altamente alteradas conseguem preservar informações valiosas, como a taxa metabólica de um animal, e pode acontecer o mesmo com os resquícios de ADN.

São necessárias mais análises químicas para determinar com precisão o que está dentro destes pedaços de crânio de dinossauro, mas Bailleul espera que, no futuro, os cientistas consigam compreender na totalidade o processo de fossilização de ADN – e quais são as informações genéticas que estes fragmentos preservados conseguem conter.

“Seriamos cientistas desnaturados se deixássemos estes fósseis como estavam e não fizéssemos nada”, diz Bailleul. “Sei que ainda estamos numa fase preliminar do trabalho, mas temos de começar algures, senão nunca conseguimos chegar a lado nenhum.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com.

Continuar a Ler