Mudança genética torna os olhos das abelhas machos grandes e das fêmeas pequenos – ScienceDaily

Pesquisadores de abelhas da Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU), liderados pelo professor Dr. Martin Beye, identificaram um novo gene nas abelhas, que é responsável pela diferenciação dimórfica dos olhos entre machos e fêmeas da espécie. Os pesquisadores agora apresentaram este gene e as conclusões genéticas evolutivas que tiraram dele na revista científica Natureza Comunicações.

As diferenças entre machos e fêmeas são muito comuns em organismos animais. Eles não se limitam apenas à diferenciação morfológica – ou seja, diferenças na forma e estrutura dos animais – mas também afetam a fisiologia e o comportamento. Isso se aplica igualmente a invertebrados e vertebrados. Este “dimorfismo sexual” contribui para a diversidade biológica dos organismos, com exemplos como a plumagem colorida e as caudas dos pavões machos ou a coloração das borboletas.

No entanto, nosso conhecimento sobre os mecanismos de desenvolvimento e evolução que regem esse dimorfismo ainda é limitado. Um gene regulador do desenvolvimento, o “gene dsx”, foi identificado em organismos modelo genético. Mas esse gene sozinho não pode especificar o dimorfismo sexual em outros organismos. Além disso, não se sabia como uma função de desenvolvimento específica do sexo surgiu durante o curso da evolução, já que a vantagem em um sexo gera uma desvantagem no outro sexo.

A especialidade do grupo de trabalho liderado pelo professor Martin Beye, do Instituto de Genética Evolutiva do HHU, é a abelha melífera (Apis mellifera), que apresenta dimorfismo acentuado nos olhos de machos e fêmeas: os machos têm olhos compostos extremamente grandes, o que lhes permite para localizar a rainha durante os voos de acasalamento. As fêmeas têm pequenos olhos compostos, porém suficientes para fins de orientação e localização de flores.

Juntamente com colegas da Universidade de Wageningen, na Holanda, o professor Beye e sua equipe examinaram todo o genoma da abelha em busca de possíveis genes reguladores do desenvolvimento específicos do sexo e identificaram o que chamaram de “gene glubschauge.”

Este gene regula a morfologia ocular específica do sexo. Os pesquisadores procederam da seguinte forma: usando o método CRISPR/Cas9, eles desligaram o gene nas fêmeas, o que resultou nos animais desenvolvendo a forma ocular dos machos da espécie. Por outro lado, eles adicionaram o gene aos machos, resultando no desenvolvimento de olhos como as fêmeas. Ao fazer isso, eles identificaram um novo gene de desenvolvimento que surgiu ao longo da evolução, também conhecido como “fator de transcrição”.

Professor Beye: “Nossas descobertas indicam como a diversidade de características sexuais secundárias pode ser regulada durante o desenvolvimento. Conseguimos demonstrar o seguinte princípio: Use um programa de instrução genética separado para cada característica. Não há instrução geral para o organismo como um todo nas abelhas.”

Os pesquisadores também estavam interessados ​​na história evolutiva do “gene glubschauge“: Como esse gene passou a ter sua função de determinação do sexo? Professor Beye: “Nossas descobertas resolvem um mistério de longa data na biologia evolutiva. Nenhuma evidência foi encontrada até o momento em que o efeito positivo na evolução de uma característica sexual não leva a uma desvantagem no outro sexo. Agora somos capazes de mostrar como isso pode funcionar.”

Usando análises de sequência evolutiva, a equipe de pesquisa estabeleceu que essa função específica do sexo só surgiu durante a evolução dos himenópteros. Eles descobriram que a expressão específica do sexo evoluiu primeiro, enquanto a função de desenvolvimento emergiu posteriormente. Beye: “A regulação inicial específica do sexo limita a mudança de desenvolvimento subsequente a apenas um sexo. Portanto, demonstramos um caminho molecular através do qual o dimorfismo sexual pode se originar evolutivamente.”

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