De ovinos e bovinos a girafas, estudo do genoma revela evolução dos ruminantes

Uma equipe de pesquisadores realizou um estudo detalhado dos genomas de ruminantes, dando uma nova visão sobre sua evolução e sucesso.

Ruminantes, incluindo veados e antílopes, bem como ovelhas, cabras, gado e seus parentes selvagens, prosperaram em muitos ecossistemas ao redor do globo. Eles variam em tamanho, desde o minúsculo cervo-rato da Malásia até a gigantesca girafa africana.

O novo estudo publicado hoje (21 de junho) na Science e liderado por Wen Wang e Guojie Zhang no Kunming Institute of Zoology, e Rasmus Heller na University of Copenhagen, Dinamarca, incluiu o professor Harris Lewin no Departamento de Evolução e Ecologia da UC Davis e Centro do Genoma.

Os ruminantes formam uma parte importante dos sistemas agrícolas dos Estados Unidos e do mundo. Fazendas e ranchos têm cerca de 95 milhões de cabeças de gado apenas nos Estados Unidos, juntamente com cerca de 5,2 milhões de ovelhas e 2 milhões de cabras.

"À medida que os ecossistemas ao redor do mundo começam a mostrar o impacto das mudanças climáticas, saber quais são os genes e suas variantes pode ajudar nos esforços de conservação de espécies de ruminantes ameaçadas e em perigo de extinção. Também pode fornecer recursos para ajudar a mitigar os efeitos das mudanças climáticas na agricultura commodities, como criação de gado, para serem mais adaptadas a climas mais quentes e secos", disse Lewin.

A equipe gerou mais de 40 trilhões de pares de bases de sequências de DNA bruto e os reuniu em genomas de 44 espécies. Com base nesses dados, eles foram capazes de criar uma nova árvore genealógica para ruminantes – colocando o maior (girafa) e o menor (veado-rato menor) em alguns dos primeiros ramos depois que os ruminantes surgiram como um grupo de 32 a 39 milhões de anos atrás.

“Os dados produzidos neste estudo fornecem um roteiro genômico fundamental para este grupo de mamíferos ecologicamente e economicamente importante”, disse Lewin, que também preside o Earth BioGenome Project, um esforço global para sequenciar o código genético de todos os eucariotos do planeta – cerca de 1,5 milhões de espécies conhecidas, incluindo todas as plantas, animais, protozoários e fungos. "É um recurso tremendo não apenas para entender como a evolução moldou os ruminantes, mas também para entender a base de características desejáveis ​​e indesejáveis, como doenças hereditárias."

Todos os ruminantes têm um estômago especializado e com várias câmaras que lhes permite fermentar as plantas que comem usando micróbios e trazer material para posterior mastigação, auxiliando na digestão. Este sistema digestivo altamente especializado permite que os ruminantes aproveitem ao máximo uma dieta rica em celulose que, de outra forma, não seria digerível.

O estudo mostrou que, entre os 295 genes recém-evoluídos identificados em ruminantes, muitos estavam associados ao sistema digestivo, como a estrutura e a função do estômago compartimentado — rúmen, omaso e abomaso.

A equipe também identificou uma série de genes associados a chifres e galhadas. Os ruminantes normalmente têm chifres ou galhadas que podem desempenhar um papel na defesa ou no comportamento de acasalamento.

Os pesquisadores também foram capazes de identificar mudanças evolutivas no nível da espécie. Como o animal terrestre mais alto, as girafas têm estatura e forma corporal distintas, que provavelmente são adaptações ao seu habitat de savana. Os pesquisadores descobriram que entre os 366 genes relacionados ao desenvolvimento ósseo, 115 genes tinham mutações específicas da girafa.

Os genomas dos ruminantes também podem conter evidências do impacto dos humanos nesses animais. Quando os pesquisadores usaram um método para inferir o tamanho da população anterior, eles encontraram declínios maciços de mais da metade das espécies de 100.000 a 50.000 anos atrás – na época em que os humanos modernos deixaram a África e se espalharam pelo mundo.

Os pesquisadores criaram o Ruminant Genome Database, uma coleção pública de dados genômicos e transcriptômicos apresentados em seu estudo.

O trabalho foi financiado por várias agências e fundações na China, Europa e Estados Unidos. A parte da UC Davis foi financiada pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos e pela Robert and Rosabel Osborne Endowment.