Variações no material genético permitem que a pulga d’água se defenda contra parasitas, forçando os parasitas a se adaptarem. Esse ciclo coevolutivo está em andamento há pelo menos 15 milhões de anos, como pesquisadores da Universidade de Basel demonstraram.
Os hospedeiros e seus parasitas estão em constante competição. Por meio da diversidade genética, o hospedeiro pode mudar de tal forma que a infecção não é mais possível. No entanto, o parasita se adapta rapidamente – e o jogo começa tudo de novo. Isso também é conhecido na biologia evolutiva como o “modelo da Rainha Vermelha”, em homenagem ao personagem do livro Alice no Pais das Maravilhas que continua correndo sem chegar a lugar nenhum.
Estes processos podem ocorrer sem interrupção ao longo de muitos milhões de anos, como relatou agora um grupo de investigação do Departamento de Ciências Ambientais da Universidade de Basileia na revista Comunicação da Natureza. Este é um período muito mais longo do que se pensava anteriormente. Para o estudo, a equipe liderada pelo Professor Dieter Ebert comparou o material genético de pulgas d’água de tamanho milimétrico infectadas por uma bactéria parasita.
O parasita penetra nos intestinos da pulga d’água, onde se fixa à camada de muco. A pulga d’água pode afastar a infecção alterando as moléculas que são fixadas na superfície desse muco. O parasita então adapta sua própria superfície à estrutura alterada do muco e está brevemente na liderança novamente. Esse processo de coevolução garante que múltiplas variantes genéticas para moléculas de superfície sejam sempre preservadas na pulga d’água sem que nenhuma prevaleça.
Olhando ainda mais profundamente para o passado
Até agora, os pesquisadores conseguiram rastrear essa coevolução entre a pulga d’água e o parasita de volta a antes da última era glacial, cerca de 100.000 anos atrás. “Agora demos outro salto gigante e conseguimos mostrar que o processo remonta a pelo menos 15 milhões, talvez até 70 milhões de anos”, diz o professor Ebert. O que é particularmente surpreendente é que esse processo ocorreu sem interrupção, embora as condições de vida na Terra tenham mudado drasticamente várias vezes durante esse período. “Não estamos falando de uma diferença de temperatura de um ou dois graus, mas de flutuações de mais de 10 graus, incluindo múltiplas eras glaciais.” O processo pode até ter sobrevivido ao impacto do meteoro, que é responsabilizado pela extinção dos dinossauros.
A equipe de pesquisa usou três espécies diferentes de pulgas d’água coletadas de populações naturais na América do Norte, África, Europa e Ásia. A análise filogenética mostrou que essas espécies se separaram há pelo menos 15 milhões de anos. No entanto, todas eram suscetíveis à mesma bactéria parasitária.
Os pesquisadores então encontraram várias seções no material genético da pulga d’água que codificavam componentes do sistema imunológico e exibiam um alto grau de variabilidade. Essa diversidade permite que a pulga d’água continue negando o acesso do parasita. Surpreendentemente, essas regiões variáveis foram encontradas nas mesmas seções do material genético em todas as espécies de pulgas d’água. Isso mostra que a coevolução entre pulgas d’água e o parasita começou antes que as espécies hospedeiras se separassem, pelo menos 15 milhões de anos atrás. Isso também significa que esse processo foi ininterrupto – porque a interrupção significaria que variantes genéticas seriam perdidas em um tempo relativamente curto.
Menor variabilidade, maior suscetibilidade a infecções
“Tendemos a pensar que a evolução está sempre inventando algo novo. Aqui, fomos capazes de mostrar que as mesmas variantes de genes foram usadas repetidamente ao longo de vastos períodos de tempo”, diz Ebert. Em humanos, também, a variação genética garante um sistema imunológico flexível – por exemplo, no “complexo de histocompatibilidade”, que reconhece e combate estruturas estranhas. No entanto, ninguém conseguiu rastrear esses processos muito para trás. E, em contraste com a pulga d’água, parece envolver múltiplos patógenos. “A diversidade genética oferece proteção contra doenças infecciosas, incluindo novas doenças. É por isso que é tão importante entender como essa variabilidade é mantida ao longo de longos períodos de tempo”, diz o biólogo evolucionista.
Publicação original
Luca Cornetti, Peter D. Fields, Louis Du Pasquier e Dieter Ebert A seleção balanceadora de longo prazo para resistência a patógenos mantém polimorfismos transespécies em um crustáceo planctônico.
Comunicações da Natureza (2024), doi: 10.1038/s41467’024 -49726-8
