Contribuição genética para o comportamento de Eucariotos unicelulares aos humanos modernos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Viscardi, Lucas Henriques
• Orientador(a): Bortolini, Maria Cátira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Eucariotos; Homo sapiens
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/198896

A história evolutiva do sistema nervoso e suas implicações para o comportamento humano estão repletas de muitos questionamentos ainda sem respostas, mesmo após os resultados do projeto do genoma humano e a melhoria extraordinária dos métodos de nova geração; tanto para nossa quanto para outras espécies modelos. Sendo assim, a busca por respostas configura-se em um tópico não só instigante, como tremendamente desafiador. Genes associados aos neurotransmissores são encontrados em uma diversidade de eucariotos sem sistema nervoso central, estimulando a indagação sobre quando o complexo sistema nervoso apresentaria o arquétipo biológico para a sua emergência. Ademais, além da presença de um primitivo sistema nervoso desde a origem dos cnidários, são os hominíneos - primatas bípedes dotados de cérebros grandes - que mostram de maneira mais marcante como os comportamentos criativos, inovadores e aprendidos emergem como armas adaptativas poderosas para enfrentar as adversidades e desafios impostos pelo ambiente natural e social. Nesta tese procurou-se contribuir com respostas a estas e outras questões. Para isso, buscou-se por sinais de forças evolutivas que estariam atuando no genoma, em particular em genes associados com comportamentos adaptativos; desde a origem dos eucariotos unicelulares até o Homo sapiens. Dentre as várias abordagens utilizadas, nós fizemos uso de análises populacionais na busca dos mecanismos evolutivos por trás da manutenção de polimorfismos compartilhados (trans-específicos) por humanos arcaicos e modernos, presentes em genes associados com traços comportamentais complexos, os quais incluem “pensamento criativo” e “comportamento inovador”. Mostramos, por exemplo, que alguns desses polimorfismos estão sendo mantidos por pelo menos 400-275 mil (provavelmente por seleção balanceadora), como aqueles associados às doenças psiquiátricas, e que também fazem parte de um repertório genético que sobrepõem-se ao sistema imunológico. Essa variabilidade pode ter desempenhado um papel tanto sobre a plasticidade imunológica, quanto comportamental; dotando as espécies do gênero Homo com uma extraordinária capacidade adaptativa comportamental em diferentes nichos ecológicos e contextos sociais. Em uma outra abordagem, utilizando 238 genomas de eucariotos, mostramos que uma parte representativa dos ortólogos de genes de neurotransmissores já estava presentes no ancestral comum de todos os eucariotos. Curiosamente, o sistema dopaminérgico foi identificado como o mais representado na raiz dos eucariotos. Ainda, foi possível observar que desde a origem dos peixes não há inovações de ortologia, quando utilizamos a rede humana como parâmetro, sugerindo que a última rodada de duplicação completa do genoma no ancestral comum dos teleósteos provavelmente impulsionou a evolução da rede de neurotransmissores, ou mesmo foi a grande causa para a evolução da complexidade do sistema nervoso observada nesses organismos. Nossa ultima abordagem analisa as relações entre as diferentes taxas de mutações dentro da ordem dos primatas e traços de história de vida; como diversidade comportamental, de estratégia reprodutiva, tempo de geração, massa corporal e outros. Diferentemente dos valores observados em chimpanzés (Pan troglodytes), que replicaram estimativas anteriores, aqui identificamos que humanos e gorilas não apresentariam taxas de mutações constantes considerando a razão entre cromossomo X/cromossomos autossômicos. Este dado sugere, que, para o estudo da evolução do fenótipo de comportamento sexual, os chimpanzés seriam um bom modelo do putativo ancestral dos grandes macacos. Além disso, é provável que a competição espermática em gorilas e humanos pode ter sido muito mais intensa no passado do que atualmente. Além do mais, comparando os diferentes traços de histórico de vida dos primatas encontramos uma relação inversa entre as taxas de substituição nos cromossomos autossômicos e a razão entre idades de amadurecimento das fêmeas e machos, proporção de tamanho testicular, razão entre tempo de gestação e intervalo de nascimentos, e razão entre tempo de gestação e expectativa média de vida, mesmo quando controlada pelo método de análise filogenética independente de contrastes. Finalmente, mostramos dados preliminares sobre a variabilidade genética em genes ligados ao comportamento em Sapajus libidinosus, uma espécie de macaco do Novo Mundo caracterizada pelo uso inovador de ferramentas e aprendizagem social.