Paralogias estruturais

A biologia é uma ciência que precisa de nomes. Muitos nomes. Nomes para estruturas, nomes para processos, nomes para conjuntos, nome para elementos… São tantos nomes que aqueles mais despreparados quanto a esse cenário, e particularmente aqueles que não compreendem a necessidade mais que justificada para essa inundação de nomes, geralmente citam as dificuldades com a terminologia como a principal razão para se afastarem das ciências (“Botânica? Não, são muitos nomes, obrigado”).

Considerando essa impensável quantidade de nomes não é nada incomumperdermos tempo  buscando em vão um termo para uma estrutura ou um processo, ou mesmo elaborarmos um novo termo, quando uma designação perfeitamente adequada já existe. É sobre um desses termos que eu gostaria de discutir brevemente.

Tive a oportunidade (cada vez mais rara) de ter dois bons professores de zoologia – que, apesar de suas qualidades, afogavam os alunos em nomes, razão principal de estes não conseguirem enxergar além e perceber a qualidade dos professores! Apesar da imensa quantidade de dados que o currículo obriga o professor a descrever (e o aluno a engolir), eventualmente tínhamos umas curtas oportunidades de discutir o processo evolutivo: lembro-me particularmente de um momento interessante, um slide (extraído do Ruppert, “Invertebrate Zoology”) onde se descrevia o padrão dos metâmeros próximos ao ácron (em bom português: cabeça!) do filótipo dos artrópodes, ao lado do padrão geral desses metâmeros em trilobitos, quelicerados, crustáceos e traqueados. Discutia-se que segmentos foram perdidos neste ou naquele grupo durante o processo evolutivo, que segmentos foram duplicados, o que nesse organismo correspondia àquilo naquele outro, e assim por diante.

Deixando de lado isso que chamamos de Arthropod head problem (há uma entrada sobre isso no Wikipédia, com uma figura muito parecida com a que descrevi), é curioso notar algo que passa normalmente despercebido: os diversos segmentos de um organismo metamerizado, como um artrópode, sendo originados evolutivamente da mesma estrutura ancestral, podem (e devem) ser consideradas estruturas homólogas.

Há algo interessante aqui: o conceito de homologia não se aplica apenas a estruturas presentes em indivíduos diferentes, mas também a estruturas presentes no mesmo indivíduo. Nesse caso, a pata protorácica e a pata mesotorácica de uma vespa são estruturas homólogas, assim como sua pata protorácica e sua antena, ou sua antena e sua mandíbula! Falando de seres humanos, meu polegar e meu indicador são estruturas homólogas (sendo que a presença de três falanges é muito provavelmente o estado plesiomórfico), assim como meu úmero e meu fêmur.

Voltamos então à questão dos nomes. Como denominar essas estruturas homólogas, presentes no mesmo indivíduo? Se você fizer uma rápida pesquisa pela internet, você verá que há um termo relativamente comum: homologia serial. Mas, a meu ver, é um termo um tanto confuso e não muito adequado, por não deixar claro o que se entende por série. Além disso, é  pouco conhecido e pouco usado. Então, que fazer? Criar um novo termo? Bem, acho que não: o que se dá é que há um termo, bastante comum em biologia molecular, que descreve perfeitamente esse tipo de homologia. Ocorre que, e espero para o bem da ciência que eu esteja errado, parece haver um grande afastamento entre os biólogos moleculares e os zoólogos e botânicos, ou seja, entre os biólogos de laboratório e os biólogos de campo. Isso sendo verdade, muitos termos úteis e interessantes não passam daqui pra lá nem de lá pra cá, devido à antipatia que esses grupos nutrem reciprocamente. Estou me referindo ao termo Paralogia.

As patas de um artrópodo: um caso de paralogia estrutural (Fonte: Science Photo Library)

Em biologia molecular, duas sequências dadas são homólogas se têm a mesma origem evolutiva. Até aqui nada de novo. A novidade é a classificação dessas sequências homólogas em sequências ortólogas ou parálogas.

Sequências ortólogas são sequências homólogas presentes em organismos distintos. Por exemplo, meu gene para o colágeno I e o gene para o colágeno I em um coelho são ortólogos. Essas sequências ortólogas são, claramente, uma poderosa informação para a resolução de filogenias.

Acontece que genes podem se duplicar, e não é nada incomum que uma das cópias assim surgidas passe a produzir uma proteína sensivelmente distinta. Por exemplo, há boa dose de certeza que o gene para a cadeia alfa da hemoglobina e o gene para a cadeia beta da hemoglobina (assim como o gene para a mioglobina) originaram-se de um gene ancestral. Essas sequências homólogas são classificadas como parálogas:  sequências distintas, num mesmo organismo, oriundas de uma mesma sequência ancestral. Logo, em meu genoma, os genes da beta globina e da alfa globina são parálogos.

É importante perceber que, apesar de geralmente o termo paralogia ser utilizado para definir homologias presentes num mesmo indivíduo, isso não é obrigatório, e o termo pode se referir a sequências em indivíduos diferentes: por exemplo, meu gene para mioglobina e o gene para a cadeia alfa da hemoglobina em um porco são sequências parálogas. Isso dito, creio ser perfeitamente possível usarmos a noção de paralogia para homologias estruturais.

Diagrama mostrando a diferença entre sequências ortólogas e parálogas (Fonte: National Center for Biotechnology Information)

O que proponho, portanto, é que tomemos emprestada essa terminologia da biologia molecular para designarmos essas homologias presentes num mesmo indivíduo, como é o caso da minha segunda vértebra cervical e da minha quinta vértebra torácica, por exemplo: claramente distintas, mas originadas evolutivamente da mesma estrutura. Daí minha sugestão de usarmos um novo termo para essa classe de homologias, nomeadamente paralogias estruturais: as antenas de uma vespa e seu primeiro par de patas seriam uma paralogia.

3 comentários sobre “Paralogias estruturais

  1. Muito bom o texto. Sobre essa antipatia construída entre biologistas moleculares e zoólogos/botânicos, eu confirmo. Sou da área de Biologia Molecular e por várias vezes ouvi comentários do tipo “mas você faz Biologia ou Biomedicina?”, infelizmente. O Gustavo (do comentário anterior) e eu estudamos na mesma universidade e, embora a gente não alimente esse tipo de rivalidade, sabemos que existe. A consequência disso é a imagem do biólogo cada vez mais estereotipada de um hippie, com dread no cabelo, sujo e que fuma maconha nos jardins da faculdade. O pior, a meu ver, é que disciplinas que deveriam se unir para uma melhor compreensão dos conceitos evolutivos estão se distanciando, cada vez mais. Vejo com clareza esse cenário aqui nas universidades do Rio de Janeiro, mas desconheço como seja essa relação em outros centros.
    Abraços

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