Mutações podem ser a grama da evolução, mas normalmente imaginamo-las como modificando os genes existentes. Isso deixa em aberto uma questão importante: de onde os genes realmente vêm? Em muitos casos, novos genes surgem por duplicação. Se um trecho de DNA é duplicado por engano durante a replicação, os genes copiados são livres para construir mutações e adquirir novas funções. Em um artigo recentemente publicado em Science, pesquisadores da UC Davis e da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill relataram a descoberta de outro caminho para a criação de genes, por mudanças em trechos não codificados de DNA.
A equipe extraiu e sequenciou RNA dos testículos de seis linhagens selvagens da mosca da fruta Drosophila melanogaster. Comparando as transcrições do RNA identificadas em seus dados com a seqüência padrão de referência D. melanogaster, eles encontraram 142 candidatos a novos genes — genes que foram expressos em pelo menos uma das cepas selvagens, mas não na cepa de referência. Estes genes também não foram expressos em duas outras espécies de Drosophila, D. simulans e D. yakuba; muito provavelmente, estes são novos genes que apareceram recentemente em algumas populações de D. melanogaster. “Este é o primeiro exemplo de genes totalmente novos ainda se espalhando por uma espécie”, disse Li Zhao, pesquisador pós-doutorando na UC Davis e primeiro autor no artigo.
A maioria dos genes candidatos continha um quadro de leitura aberto, uma região delimitada por códons START e STOP que teoricamente poderiam codificar uma proteína. A seqüência de referência D. melanogaster contém os mesmos quadros de leitura abertos, mas eles não são transcritos para o RNA. A equipe formulou a hipótese de que mudanças na regulação transformaram essas regiões não-codificadoras em novos genes, e em alguns casos eles foram capazes de identificar mutações candidatas na região reguladora a montante do novo gene.
Forças seletivas diferentes moldam o destino de trechos codificadores e não codificadores do DNA; uma vez que os novos genes evoluíram, eles teriam sido expostos à seleção. “Se tiver um efeito benéfico, então ele é selecionado”, disse Zhao. Para testar isso, a equipe mediu a quantidade de variação nos novos genes através das seis linhagens. Eles encontraram diversões nucleotídicas reduzidas e níveis mais baixos de heterozigosidade, ambos sinais de processos seletivos no trabalho. Surpreendentemente, eles só encontraram evidências de seleção mais fraca ou varreduras seletivas suaves, embora muitas vezes se pense que novas mutações são sujeitas a uma seleção forte.
“É difícil dizer neste ponto o quão importante este fenômeno é para gerar novo material genético”, disse Zhao. Apesar de não estar claro o quão significativo este processo é e o quanto ele contribui, é uma descoberta muito emocionante. Como a maioria dos outros pesquisadores, eu geralmente tenho pensado em genes que surgem através da duplicação e divergência, mas isso levanta novas e intrigantes possibilidades a serem consideradas. Estudos futuros terão que descobrir o quão comum é este tipo de evolução de novo gene e suas implicações, e estou ansioso para seguir os frutos dessa pesquisa!