A borboleta azul Atlas, também conhecida como Polyommatus atlantica, foi geneticamente confirmada como possuindo o maior número de cromossomos entre todos os animais multicelulares do mundo.
Esse inseto possui 229 pares de cromossomos, enquanto muitos de seus parentes próximos têm apenas 23 ou 24 pares. Pesquisadores do Wellcome Sanger Institute e do Instituto de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF), em Barcelona, revelaram que esses cromossomos foram fragmentados ao longo do tempo, em vez de duplicados.
O primeiro estudo genômico dessa borboleta, publicado em 10 de setembro na revista Current Biology, permite que os especialistas comecem a explorar as razões evolutivas por trás desse número extremo de cromossomos. Mudanças cromossômicas também são observadas em células cancerosas humanas e, portanto, entender esse processo em diferentes espécies pode ajudar na pesquisa sobre o câncer.
Esta é a primeira vez que a borboleta azul Atlas foi sequenciada. Com isso, os especialistas produziram um genoma de referência de padrão ouro para esta espécie, permitindo que pesquisadores comparem esse genoma extremo com o de outras borboletas e mariposas para entender melhor como as espécies se formam e mudam ao longo do tempo.
A evolução e o desenvolvimento de novas espécies ocorrem ao longo de milhões de anos, tornando difícil o estudo prático. Em vez disso, os especialistas podem usar o DNA de uma espécie e compará-lo com o de outras da mesma família para entender quais genes e traços foram mantidos e quais foram perdidos, e assim fazer suposições informadas sobre o porquê.
Ter a história genética de uma espécie também nos permite entender como o próximo capítulo pode se desenrolar. Por exemplo, podemos entender como uma espécie poderia responder ao aumento da temperatura global e se ela possui algum gene ou mecanismo que possa protegê-la. Isso poderia informar esforços de conservação, bem como pesquisas para produzir culturas mais resilientes.
A borboleta azul Atlas é encontrada nas cadeias montanhosas do Marrocos e no nordeste da Argélia. Embora se suspeitasse que ela tivesse o maior número de pares de cromossomos no reino animal, esta é a primeira vez que especialistas sequenciaram o genoma da borboleta para confirmar. Para comparação, um parente próximo encontrado amplamente no Reino Unido, a borboleta azul comum, tem 24 cromossomos.
Mudanças no número de cromossomos são consideradas contribuições para o processo de formação de novas espécies e ajudam as espécies a se adaptarem ao seu ambiente. O grupo ao qual a borboleta azul Atlas pertence contém muitas espécies relacionadas que evoluíram em um curto período de tempo.
Nesta nova pesquisa, a equipe descobriu que os cromossomos foram fragmentados em pontos onde o DNA está menos compactado. Isso significa que havia uma quantidade similar de informação genética, mas organizada em seções menores. Todos os cromossomos, exceto os cromossomos sexuais, foram cortados, e os pesquisadores estimam que isso fez com que o número de cromossomos passasse de 24 para 229 ao longo de cerca de três milhões de anos — um período relativamente curto em padrões evolutivos.
Normalmente, presume-se que esse tipo de mudança cromossômica extrema é negativa; no entanto, a borboleta azul Atlas evoluiu e sobreviveu por milhões de anos. Somente agora, devido às mudanças climáticas e aos impactos humanos no ambiente, como a destruição de florestas de cedro e o superpastejo, suas populações estão sob ameaça.
Essa pesquisa levanta várias perguntas que podem ser abordadas no futuro. A fragmentação dos cromossomos poderia ajudar a proporcionar maior diversidade genética, permitindo um embaralhamento mais frequente das partes do genoma, ou conferir outros benefícios desconhecidos. Embora isso possa ajudar as borboletas a se adaptarem rapidamente, espécies com muitos cromossomos também podem enfrentar desafios devido à complexidade adicional, potencialmente tornando-as mais vulneráveis à extinção ao longo do tempo. Investigações adicionais e comparações com outras borboletas poderiam destacar se algum gene foi perdido ou preservado, fornecendo mais informações sobre a biologia das borboletas e uma compreensão mais profunda da evolução.
Rearranjos cromossômicos também ocorrem em cânceres humanos e, portanto, estudar esses processos no DNA da borboleta azul Atlas poderia levar a novos desenvolvimentos em saúde humana e destacar formas possíveis de reduzir ou interromper esse fenômeno em células cancerosas.
O Dr. Roger Vila, autor sênior do Instituto de Biologia Evolutiva, disse: “A fragmentação de cromossomos foi observada em outras espécies de borboletas, mas não em tal escala, sugerindo que existem razões importantes para este processo que agora podemos começar a explorar. Além disso, como os cromossomos detêm todos os segredos de uma espécie, investigar se essas mudanças impactam o comportamento das borboletas poderia ajudar a formar um quadro completo de como e por que novas espécies ocorrem.”
A Dra. Charlotte Wright, primeira autora do Wellcome Sanger Institute, disse: “Quando começamos a entender a evolução nas borboletas, sabíamos que tínhamos que sequenciar a borboleta azul Atlas, a mais extrema e, de certo modo, misteriosa. Graças ao Roger Vila, que havia trabalhado anteriormente com sua colega para encontrar e identificar essa borboleta elusiva, conseguimos sequenciar esta espécie, destacando a natureza colaborativa da ciência. Ao podermos ver, em detalhes, como os cromossomos da borboleta azul Atlas foram divididos ao longo do tempo em locais específicos, podemos começar a investigar quais benefícios isso pode ter, como impacta sua capacidade de se adaptar ao ambiente e se há lições que podemos aprender com seu DNA que possam ajudar na conservação no futuro.”
O Professor Mark Blaxter, autor sênior do Wellcome Sanger Institute, disse: “Os genomas guardam a chave para como uma criatura se tornou o que é, mas também para onde pode ir no futuro. Para contar a história do nosso planeta, devemos conhecer a história de cada espécie e ver onde elas se sobrepõem e interagem entre si. Isso também nos permite aplicar aprendizados de um genoma a outro. Por exemplo, rearranjar cromossomos também é visto em células cancerosas humanas, e entender esse processo na borboleta azul Atlas poderia ajudar a encontrar maneiras de limitar ou interromper isso em células cancerosas no futuro.”
Esta pesquisa recebe financiamento do Wellcome. Uma lista completa de agradecimentos pode ser encontrada na publicação.
