Brócolis, repolho e couve-flor são da mesma espécie, são os genes saltadores que determinaram sua diversidade
As diferenças genéticas entre o repolho pontiagudo e a couve-flor são maiores do que entre humanos e chimpanzés. No entanto, eles são considerados a mesma espécie. Investigadores da Universidade de Wageningen, nos Países Baixos, e da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas mapearam a extensa variação genética da couve (Brassica oleracea) para permitir um melhoramento mais direcionado, por exemplo, para criar variedades com maior valor nutricional ou que sejam mais resistentes a doenças. A revista científica Nature Genetics escreveu extensivamente sobre esta pesquisa.
As culturas de brássicas constituem uma parte importante do nosso cardápio. Há uma variação considerável. Ainda assim, couve-flor, brócolis, couve de Bruxelas, repolho roxo, repolho branco, repolho pontiagudo e couve-rábano são variações da mesma espécie: Brassica oleracea. Como pode haver tanta diversidade dentro de uma única espécie?
A variação vai além do exterior. Os conteúdos, como vitaminas, antioxidantes e resistência à seca, frio e doenças, também diferem bastante.
O genoma, a informação genética como um todo, já era bem conhecido, mas não estava claro como a variação dentro do genoma estava relacionada com a diversidade das plantas.
Colaboração internacional
Pesquisadores da Universidade e Pesquisa de Wageningen e da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas de Pequim uniram forças para determinar a sequência de DNA de 23 culturas diferentes de repolho e as analisaram juntamente com os dados do genoma existentes.
Construímos o chamado pangenoma: uma visão geral de todos os diferentes genes das diferentes culturas de repolho. “Determinamos então quais genes são encontrados na maioria das culturas e quais são exclusivos de um determinado tipo de cultura”, diz Guusje Bonnema, pesquisador de melhoramento de plantas de Wageningen. Nos últimos anos, ele trabalhou intensamente em pesquisas na Holanda com o colega pesquisador Chengcheng Cai.
Os resultados foram surpreendentes: apenas um terço dos genes são encontrados em todas as cultivares de Brassica, e metade dos genes são encontrados em apenas uma parte das cultivares e estão ausentes nas demais.
B. oleracea tem muitos genes. A couve-flor, por exemplo, possui cerca de 60 mil genes, em comparação com os humanos que possuem apenas 20 mil. Isto porque o genoma triplicou há cerca de quinze milhões de anos, enquanto o genoma original já era suficiente para a planta funcionar com sucesso. Nosso objetivo é entender o que motivou a variação para que possamos melhorar e criar variedades melhores”, esclarece Bonnema.
Genes saltadores
Mais de metade do genoma é composto por transposons, que são pequenos pedaços de DNA que “saltam” dentro do genoma e podem, portanto, aparecer em qualquer lugar dentro dele. Esses transposons são coloquialmente conhecidos como “genes saltadores”. Eles têm má reputação entre os humanos por causarem doenças como a hemofilia. Nas plantas, entretanto, constituem uma fonte crucial de variação natural. “Descobrimos que os transposons regulam frequentemente a atividade de genes próximos, aumentando ou diminuindo os níveis de atividade. Anteriormente, procurávamos os genes que definiam de forma única o que torna uma couve-flor uma couve-flor. Agora sabemos que devemos encontrar não apenas os genes, mas também os seus operadores. Transposons, neste caso. Eles são os interruptores liga/desliga e reguladores dos genes encontrados em seu ambiente”, diz ele.
O fato de existir agora um pangenoma (uma visão geral de todos os diferentes genes da espécie) permite aos cientistas categorizarem os transposons e outras variações na estrutura. “Esses transposons impulsionam as atividades dos genes, e não apenas os genes que determinam a aparência específica dos diferentes vegetais Brassica, mas também aqueles que determinam a resistência, o sabor e o valor nutricional, bem como a resiliência às condições climáticas. A couve-flor, por exemplo, é muito sensível à temperatura. Entender o processo por trás dessa sensibilidade facilita a obtenção de variedades menos sensíveis à temperatura”, explica Bonnema.
“Este é um verdadeiro avanço no conhecimento. Sempre nos concentramos nas variações dentro dos genes, mas agora sabemos que a realidade é muito mais sutil. A regulação da atividade genética tem uma influência enorme.”
