Transposons podem ressuscitar Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck tem grande importância para a biologia por ter sido um dos primeiros a propor uma teoria estruturada sobre a diversidade dos seres vivos. Suas ideias envolveram a transmissão de informações através das gerações por meios não genéticos, ou herança epigenética transgeracional (TEI), posteriormente chamada de Lamarckismo. Entretanto, esta condição evolutiva foi considerada impossível por August Weismann (1892), que, através de experimentos, provou que somente as células germinativas eram capazes de transmitir os caracteres de aptidão do indivíduo para as próximas gerações, legando a sobrevivência de uma espécie ou sua modificação. Com o tempo, foram surgindo evidências observacionais e científicas que as mudanças em uma espécie pudessem ser transmitidas não somente por células germinativas. Um exemplo é a herança das respostas ao estresse, que ajuda os animais a sobreviverem em ambientes hostis.

Trabalhos recentes sugerem que o RNA do sistema nervoso central de moluscos marinhos do gênero Aplysia treinados, pode induzir uma forma de memória de longo prazo não associativa e transmissível de modo horizontal para indivíduos não treinados. Contudo, até o momento, ainda não havia sido provado que estas memórias pudessem ser transmitidas entre gerações (verticalmente), quebrando assim a “barreira” proposta por Weismann.

Em um experimento recente, elegantemente elaborado, Moore e colaboradores (2021) mostraram que pode ocorrer transmissão de caracteres adquiridos em Caenorhabditis elegans, um verme muito pequeno da família Rhabditidae. Para tanto um grupo de vermes foi treinado a evitar linhagens patogênicas da bactéria Pseudomonas aeruginosa (PA14). Esse tipo de “comportamento de resistência” parecia estar relacionado com pequenos segmentos de RNA bacteriano que, de alguma forma, alteravam as funções neurais de C. elegans e induziam ao comportamento de rejeição das bactérias. Este comportamento pode ser transferido horizontalmente para vermes não treinados a partir da mistura, em cultivo, de extratos de vermes treinados, ou do próprio meio onde estes vermes foram criados. Esse “comportamento de resistência” era específico e não foi verificado quando C. elegans foi cultivado frente as bactérias entomopatogênicas Pseudomonas fluorescens e Serratia marcecens.

Em seguida foi possível provar que o “comportamento de resistência” dos vermes treinados poderia ser transmitido horizontal ou verticalmente para outras quatro gerações de animais não treinados através de partículas semelhantes a vírus (VLPs) codificados por Cer1, um retrotransposon.

Além do seu papel na transferência de memória horizontal, Cer1 foi necessário para a transferência de herança epigenética transgeracional do “comportamento de resistência” através de pequenos segmentos de RNA, devido a comprovação experimental da capacidade desse retrotransposon de transmitir informações para os neurônios do verme.

A expressão de Cer1 em linhagens selvagens de C. elegans está correlacionada com sua capacidade de realizar esses comportamentos de defesa, um papel benéfico para Cer1, que contrasta com seus efeitos deletérios (Dennis et al., 2012). Assim, a função Cer1 pode fornecer para C. elegans proteção de longa duração contra patógenos no ambiente natural do verme.

Estes resultados sugerem que o Cer1 realiza a sinalização dinâmica da linhagem germinativa para a somática (neurônio), representando a cooptação da função retrotransposon para melhorar a sobrevivência C. elegans e de sua progênie em ambientes patogênicos, o que sugere fortemente a existência de TEI e a possível quebra da “barreia de Weismann”. Cer1 parece não só fornecer proteção imediata de C. elegans contra diversas espécies patogênicas de Pseudomonas em seu ambiente, mas também confere benefícios duradouros para outras gerações, ao comunicar um sinal de resistência adaptativo de rejeição que foi aprendido, para seus descendentes (transmissão vertical). Além disso, a capacidade de fornecer memórias de rejeição contra patógenos se estende para indivíduos da mesma espécie cultivados conjuntamente (transmissão  horizontal), permitindo maior sobrevivência para seus parentes.

Moore et alli. 2021, The role of the Cer1 transposon in horizontal transfer of transgenerational memory. Cell 184, 4697–4712.
https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.07.022

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