Devido a alterações no DNA, cascavéis têm reduzido seu repertório de veneno
As cascavéis modernas têm reduzido seu arsenal de armas em relação ao maciço arsenal de suas ancestrais. Os indivíduos de hoje perderam irreversivelmente genes que produzem toxinas ao longo da evolução, reduzindo a gama de toxinas em seu veneno, relatam os cientistas em 15 de setembro, na Current Biology.
“Depois de passar por todo o trabalho de desenvolver toxinas poderosas, ao longo do tempo, algumas cobras as têm dispensado”, diz estudo do co-autor Sean B. Carroll com o Howard Hughes Medical Institute, que fica na Universidade de Wisconsin-Madison. Estas cascavéis modernas produzem conjuntos menores de toxinas que podem ser mais especializados para suas presas.
Carroll, um biólogo evolucionário, e seus colegas focaram em uma família de enzimas chamadas fosfolipase A2, ou PLA2. Genes da família PLA2 são uma das principais fontes de proteínas tóxicas no coquetel mortal do veneno de cascavel. Este conjunto de genes pode ser misturado, adicionado e excluído para produzir diferentes coleções de toxinas.
Os dados do genoma – o catálogo completo do material genético de um organismo – podem revelar como essa ginástica genética têm se desenvolvido ao longo do tempo. A equipe de Carroll examinou as regiões relevantes do genoma em três espécies modernas de cascavel (diamante do oeste, diamante do leste e Mojave) e também mediu moléculas que ajudaram a transformar as instruções genéticas em proteínas. Isso mostrou não apenas como os genes foram organizados, mas quais genes as cobras estavam realmente usando. Em seguida, os cientistas misturaram esses dados com informações genéticas sobre outras cascavéis estreitamente relacionadas para construir uma história evolutiva potencial para a perda de genes PLA2 em um grupo de cobras.
O mais recente ancestral comum deste grupo provavelmente tinha um grande conjunto de genes PLA2 há 22 milhões de anos, descobriram os cientistas. Essa coleção de genes, que provavelmente surgiu através de muitas duplicações genéticas, codificou toxinas que afetam o cérebro, sangue e músculos da presa da cobra. Mas entre 4 e 7 milhões de anos atrás, algumas espécies de cascavel desenvolveram de forma independente combinações diferentes desses genes para obter conjuntos menores e mais especializados de toxinas de veneno. Por exemplo, três espécies de cascavel estreitamente relacionadas no grupo perderam os genes que tornariam seu veneno neurotóxico.
“A surpresa é a perda indiscriminada dos genes em dois níveis: desaparecimento completo do veneno e desaparecimento completo do genoma”, diz Carroll. Em outras palavras, alguns dos genes ainda estão à espreita no genoma, mas não são ativados. As proteínas produzidas pelos genes não aparecem no veneno das cobras modernas. Mas outros genes deixaram o genoma completamente – uma estratégia mais dramática do que mudanças simples na regulação do gene.
As mudanças ambientais poderiam ter encorajado esta descarga de bagagem evolutiva, diz Carroll. Se para uma determinada espécie de cobra sua principal fonte de alimentos deixou de responder a uma neurotoxina, a cobra desperdiçaria energia produzindo uma proteína que não faz nada de útil.
Além disso, uma cascavel não apenas investe na produção de veneno. Ela também precisa produzir anticorpos e outras proteínas para se proteger de seu próprio veneno, diz Todd Castoe, um biólogo evolucionário da Universidade do Texas, em Arlington, que não estava envolvido no estudo. Como a arma de uma cobra se torna mais complexa, seu escudo também – e essa proteção pode usar recursos.
Os pesquisadores também descobriram que os genes de veneno podem não ser consistentes mesmo dentro de uma única espécie de cascavel; talvez porque cobras em diferentes áreas se especializam em diferentes presas. Um cascavel de diamante ocidental que a equipe de Carroll analisou tinha genes extras inesperados que as outras diamantes ocidentais não tinham. Seu laboratório está atualmente estudando essas diferenças dentro da espécie na composição do veneno para ver como a região do genoma da PLA2 ainda é dinâmica hoje.
Quanto à cascavel ancestral, é impossível dizer exatamente quão poderoso o veneno do réptil agora extinto era, diz Carroll. Mas a variedade mais ampla de enzimas que essa cascavel poderia produzir hipoteticamente teria dado mais flexibilidade para adaptar seu veneno a curvas ambientais – uma habilidade que Castoe descreve como “o pináculo da maldade”.
