Alteração no DNA pode ter mudado o cérebro humano, diz estudo

O funcionamento do DNA pode ser comparado a uma receita passada de geração em geração. Algumas partes permanecem inalteradas, outras ganham um “temperinho” aqui e ali. Mamíferos de todas as espécies compartilham uma variedade de sequências codificadas que se mantiveram imutáveis por milhares de anos. Os humanos, porém, parecem seguir uma receita própria. Por alguma razão, genes preservados durante milhões de anos por nossos ancestrais foram estranhamente alterados em um curto período evolucionário. 

Os humanos se tornaram, então, a única espécie com uma variedade de códigos genéticos reescritos rapidamente, não à toa essas partes do genoma passaram a ser conhecidas como “regiões aceleradas humanas” (HARs, na sigla em inglês). Os cientistas acreditam que ao menos algumas dessas HARs podem estar por trás das qualidades que nos diferenciam de nossos parentes evolucionários próximos: os chimpanzés e os bonobos.  

Há quase duas décadas uma equipe de cientistas identificou as regiões aceleradas humanas, ao comparar os genes da nossa espécie com o código genético dos chimpanzés. Agora, Katie Pollard, que liderou o estudo pioneiro, descobriu que o desdobramento 3D no núcleo do DNA humano é um fator chave nesse momento crucial de diferenciação entre as duas espécies. 

Para tentar entender como isso aconteceu, imagine o DNA de nosso último ancestral comum com os chimpanzés como um lindo cachecol estampado com listras coloridas enrolado em um pescoço. Alguém tenta reproduzir exatamente os mesmos padrões de estampa em um outro cachecol, mas, por ele estar enrolado, é um pouco difícil copiar a impressão com exatidão. Assim, algumas diferenças podem ser notadas quando ambos são desenrolados e colocados lado a lado. Algumas listras podem ser maiores ou menores, ou as cores podem não ser exatamente as mesmas.  

Como acontece com os cachecóis, existem diferenças estruturais entre o material genético humano e o dos macacos, embora, à primeira vista eles possam, de fato, parecer muito semelhantes. Pedaços de DNA foram excluídos, inseridos ou reorganizados no genoma humano. E a maneira como ele se dobra é diferente no núcleo, quando comparado a outros primatas. 

Diante dessa interessante observação, a equipe de Pollard se perguntou se essas mudanças estruturais e de desdobramento poderiam ter levado genes específicos das regiões aceleradas humanas a se ligarem a diferentes genes codificadores de proteínas. 

Sabe-se que genes nas HARs estão ligados a outros, e atuam como intensificadores, aumentando a transcrição de qualquer gene vinculado, que pode variar a depender da forma que o DNA é dobrado. Pensando nisso, os cientistas criaram um modelo sugerindo que as variações rápidas que aparecem nas HARs nos primeiros humanos muitas vezes se opunham, transformando a atividade de um intensificador em uma espécie de ajuste genético.

A equipe comparou os genomas de 241 espécies de mamíferos e identificou 312 regiões aceleradas humanas. Eles, então, examinaram onde essas regiões estavam localizadas dentro do DNA dobrado. Os resultados mostraram que quase 30% estava nas regiões onde as variações estruturais fizeram com que o genoma se dobrasse de maneira diferente em humanos, em comparação com outros primatas. A equipe também descobriu que essas partes eram ricas em genes que diferenciam os humanos de nossos parentes mais próximos, os chimpanzés.

Muitas regiões aceleradas por humanos desempenham um papel crucial no desenvolvimento do embrião, especialmente na formação de caminhos neurais associados à inteligência, leitura, habilidades sociais, memória, atenção e foco – características que sabemos serem distintamente diferentes em humanos e em outros animais. Nessas partes do genoma, os genes intensificadores, que permaneceram inalterados por milhões de anos em muitas espécies, podem ter se adaptado a diferentes genes-alvo e domínios regulatórios. 

Imagine que você é um gene intensificador responsável pelo controle dos níveis de hormônio no sangue. De repente, o DNA passa a se dobrar de forma ligeiramente diferente e, por isso, você passa a se conectar com um outro gene, que passa a regular os níveis químicos no cérebro, não mais no sangue. Se pensarmos que essas pequenas mudanças podem ter ocorrido algumas centenas de vezes, podemos concluir que houve modificações massivas no genoma, e nossas células precisaram rapidamente recalcular rotas e corrigir funções, para evitar uma desvantagem evolutiva.

Entender exatamente como essas mudanças impactaram aspectos específicos do nosso desenvolvimento cerebral ainda não foi possível, nem determinar como elas se tornaram partes integrantes do nosso código genético. Mas Pollard, mais uma vez, consegue provar o quão única, e improvável, foi a evolução humana e o quanto uma sequência de acontecimentos aparentemente aleatórios e mínimos foram capazes de nos diferenciar de outras espécies.