Os estágios de desenvolvimento embrionário médio são surpreendentemente semelhantes em animais, plantas e algas
Observações recentes em algas marrons feitas por pesquisadores do Instituto Max Planck de Biologia de Tübingen e da Universidade de Dundee revelam o mesmo padrão de ampulheta durante a embriogênese que os animais e as plantas. O modelo de desenvolvimento em ampulheta em organismos multicelulares sugere que os embriões do mesmo filo apresentam diferenças morfológica e molecularmente nos estágios iniciais e finais, mas se assemelham entre si no período embrionário médio. O acompanhamento dos estágios de desenvolvimento em algas marrons demonstra agora que os processos que governam o desenvolvimento de organismos multicelulares complexos são mais universais do que pensávamos, proporcionando uma compreensão mais profunda de como a vida multicelular evoluiu.
Seria fácil distinguir entre uma galinha, um peixe ou um elefante. No entanto, durante os seus primeiros estágios de desenvolvimento, estas espécies partilham uma semelhança impressionante. Embora os seus embriões tenham origens distintas e se desenvolvam em espécies com características e tamanhos diferentes, num determinado momento do seu crescimento, eles passam por um estreito gargalo no desenvolvimento, onde as suas células são quase idênticas.
Este modelo de ampulheta de evolução embrionária teoriza que as espécies exibem variabilidade significativa nos estágios iniciais e finais de desenvolvimento, enquanto uma fase embrionária média permanece notavelmente conservada. Este modelo foi observado em animais, plantas e fungos. Até agora, a sua presença em algas marrons não havia sido investigada. As algas marrons representam a terceira linhagem mais complexa em termos de desenvolvimento da Terra, comparável a algumas plantas em termos de sofisticação nos padrões de desenvolvimento. São organismos fotossintéticos complexos com uma história evolutiva diferente das plantas verdes. Por exemplo, as algas marrons não têm raízes, caules ou folhas verdadeiras. No entanto, eles desenvolveram estruturas multicelulares complexas análogas, independentemente das plantas.
Atividade de genes antigos
O último estudo realizado por cientistas em torno de Susana Coelho, do Instituto Max Planck de Biologia de Tübingen, revela um padrão de ampulheta no Foco algas marrons, fornecendo novos insights sobre a evolução da multicelularidade. Os cientistas aprendem como as células e os tecidos se desenvolvem ao longo do tempo, estudando o transcriptoma – uma biblioteca de genes totalmente ativos em um momento específico. -Foi incrível descobrir um estágio conservado na embriogênese das algas marrons, onde genes antigos são expressos de forma semelhante aos dos embriões de animais e plantas. Esta é a marca registrada do modelo da ampulheta, que se aplica a todas as formas de vida complexas,- comentou o primeiro autor e pesquisador de doutorado Jaruwatana Sodai Lotharukpong.
O estudo demonstra que Foco os embriões mostram maior variação nos estágios iniciais e finais do desenvolvimento. Ao mesmo tempo, o período médio embrionário é crucial para estabelecer o plano corporal do organismo adulto. Este padrão reflete os processos de desenvolvimento observados em outros eucariotos multicelulares, reforçando que certos estágios de desenvolvimento são críticos para a evolução da complexidade nas formas de vida. -É raro encontrar padrões gerais na árvore da vida. Encontrámos agora um princípio comum que ajuda a explicar como os processos de desenvolvimento evoluem através de linhagens independentes de organismos multicelulares complexos”, acrescentou Lotharukpong.
Genes para planos corporais em algas marrons
À medida que a equipe de pesquisa avança, eles continuam a explorar os genes e as redes genéticas subjacentes aos diversos planos corporais das algas marrons. -As descobertas revelam que o modelo de ampulheta de desenvolvimento desempenha um papel vital na formação de planos corporais complexos. Compreender este modelo é crucial para explorar ainda mais como os organismos da árvore da vida desenvolvem e mantêm com sucesso um corpo multicelular saudável, – elabora Hajk-Georg Drost, Professor Associado de Biologia Digital e Royal Society Wolfson Fellow na Universidade de Dundee.
Esta descoberta enriquece nossa compreensão da biologia funcional em algas marrons e da evolução de sistemas multicelulares complexos. Enfatiza a importância de estudar diversas formas de vida para descobrir os princípios e complexidades fundamentais da evolução. Esta pesquisa serve como um lembrete das intrincadas conexões que unem todos os organismos vivos.
Lotharukpong, JS, Zheng, M., Luthringer, R., Liesner, D., Drost, H.-G., & Coelho, SM (2024)
