Introdução à Genética
13.3 Definição da toolkit inteira
FIGURA 13.7 As morfologias das diferentes regiões da coluna vertebral são reguladas pelos genes Hox. A. Em camundongos, seis vértebras lombares são formadas logo anteriormente às vértebras sacrais (números em vermelho). B. Em camundongos com ausência da função de ação posterior do gene Hoxd11 e que apresentam uma cópia funcional do gene Hoxa11, sete vértebras lombares se formam e uma vértebra sacral é perdida. C. Em camundongos com ausência da função de ambos Hoxa11 e Hoxd11, oito vértebras lombares se formam e duas vértebras sacrais são perdidas. (As fotografias são cortesia da Dra. Anne Boulet, HHMI, University of Utah; de S. B. Carroll, J. K. Grenier e S. D. Weatherbee, From DNA to Diversity: Molecular Genetics and the Evolution of Animal Design, 2nd ed. Blackwell, 2005.)
CONCEITO-CHAVE Apesar de grandes diferenças na anatomia, muitos genes toolkit são comuns
a uma ampla variedade de diferentes los de animais.
Agora, façamos um inventário do restante toolkit para verificar quais
outros princípios gerais surgem.
13.3 Definição da toolkit inteira
Os genes Hox talvez sejam os membros mais bem-conhecidos da toolkit, mas são apenas uma pequena família em um grupo muito maior de genes necessários para o desenvolvimento dos números, formas, tamanhos e tipos adequados de partes do corpo. Pouco se sabia a respeito do restante da toolkit até o final da década de 1970 e o início da década de 1980, quando Christine Nüsslein-Volhard e Eric Wieschaus, que trabalhavam no Max Planck Institute em Tübingen, Alemanha, encontraram os genes necessários para a formação da organização segmentar do embrião e da larva de Drosophila.
Até os seus esforços, a maior parte dos trabalhos sobre o
desenvolvimento da mosca enfocava fenótipos de adultos viáveis, não o embrião. Nüsslein-Volhard e Wieschaus perceberam que os tipos de genes que eles estavam procurando provavelmente eram letais para os embriões ou as larvas em mutantes homozigotos. Assim, eles inventaram um esquema para procurar os genes que eram necessários no zigoto (o produto
da fertilização; Figura 13.8, parte inferior). Eles também desenvolveram triagens para identificar os genes com produtos que atuam no zigoto antes que o genoma zigótico esteja ativo e que são necessários para a adequada padronização do embrião. Os genes com produtos fornecidos pela fêmea ao zigoto são denominados genes de efeito materno. Os fenótipos mutantes de genes de efeito materno estrito dependem apenas do genótipo da fêmea
(Figura 13.8, parte superior).
Nessas triagens, foram identificados genes que eram necessários para
produzir o número e o padrão adequados dos segmentos larvais, para produzir as suas três camadas teciduais (ectoderma, mesoderma e endoderma) e para padronizar os detalhes finos da anatomia animal. O poder das triagens genéticas era a sua natureza sistemática. Ao saturar cada um dos cromossomos da mosca (com exceção do pequeno quarto cromossomo) com mutações induzidas quimicamente, os pesquisadores conseguiram identificar a maior parte dos genes que eram necessários para a construção da mosca. Por seus esforços pioneiros, Nüsslein-Volhard, Wieschaus e Lewis compartilharam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1995.
FIGURA 13.8 Triagens genéticas identificam se um produto gênico atua no ovócito ou no zigoto. Os fenótipos da progênie dependem (parte superior) do genótipo materno em relação aos genes de efeito materno ou (parte inferior) do genótipo da progênie (zigótico) em relação aos genes zigoticamente necessários (m = Mutante; + = Tipo selvagem).
As características mais surpreendentes e informativas dos mutantes
recentemente identificados eram que eles demonstravam defeitos dramáticos, porém bem-definidos, na organização ou na padronização do embrião. Ou seja, a larva morta não era uma carcaça amorfa, mas exibia defeitos de padronização específicos, com frequência surpreendentes. O corpo da larva de Drosophila apresenta diversas características cujo número, posição ou padrão podem atuar como pontos de referência para diagnosticar ou classificar as anormalidades em animais mutantes. Cada locus, portanto, pode ser classificado de acordo com o eixo corporal afetado e o padrão de defeitos causados pela mutação. Cruzamentos genéticos revelam se o locus está ativo no ovócito materno ou no zigoto. Cada classe de genes parece representar diferentes etapas no refinamento progressivo do plano corporal embrionário — desde aqueles que afetam grandes regiões do embrião, até aqueles com áreas de influência mais limitadas.