O IBqM ficou orgulhoso ao anunciar, no último mês de Dezembro (2014) que um grupo de pesquisas do Instituto participou de uma publicação na mais prestigiosa revista de ciência norte-americana, a Science Magazine.
O trabalho publicado foi capa da revista na semana e descrevia, pela primeira vez, os genomas completos de 48 aves. Antes deste trabalho estima-se que haviam menos do que 10 aves totalmente sequenciadas.
O trabalho publicado tem sido considerado seminal na área da filogenômica e da genômica comparativa. Nunca antes um trabalho havia analisado tantos genomas completos de uma só vez.
Em uma entrevista realizada conosco, o prof Francisco Prosdócimi, um dos cerca de 100 autores da publicação e líder do Laboratório de Genômica, Bioinformática e Biodiversidade do IBqM, ressaltou a importância do trabalho, refletiu sobre a importância das ciências genômicas na biologia contemporânea e esclareceu a participação brasileira com relação ao consórcio internacional.
BIOQMED: Professor Francisco, qual a relevância de se estudar genomas de aves e qual a importância deste trabalho que o senhor participou?
PROF. FRANCISCO PROSDÓCIMI: Os genomas dos organismos encerram dois tipos de informações básicas: (i) as informações genéticas e evolutivas, que fazem com que os pais se pareçam com os filhos e que as espécies evoluam e (ii) um catálogo metabólico que contém o código informacional para fazer proteínas e outras moléculas celulares.
Normalmente, os genomas animais são considerados importantes por que nos fornecem informações básicas que podem nos auxiliar a entender como outras formas de metabolismo funcionam. Em nosso laboratório trabalhamos, por exemplo, com genomas parciais de beija-flores. Esse trabalho é feito em cooperação com o Museu Nacional da UFRJ e também com pesquisadores norte-americanos. Os beija-flores são pássaros incríveis, que alcançam o limiar animal com relação ao ritmo metabólico. Seus corações podem chegar a bater até 80 vezes por segundo e eles precisam se alimentar o dia inteiro, beijando centenas de flores para que consigam manter seu metabolismo ativo. À noite, muitas vezes entram em um estado chamado de torpor, quando seu batimento cardíaco passa, aproximadamente, a 30 batimentos por minuto. É claro que há grandes diferenças entre as espécies. A questão é que estudando os beija-flores podemos vir a entender melhor alguns aspectos do metabolismo energético dos organismos vivos em geral e também do ser humano.
Por outro lado, os estudos do genoma propriamente dito não fornecem nenhuma resposta muito sofisticada sobre a biologia do organismo. Os estudos de genoma são muitas vezes comparados com estudos de anatomia e os genoma são referidos muitas vezes como a “anatomia molecular” de uma espécie. Eles precisam estar associados com outros estudos para entendermos efetivamente aspectos mais fisiológicos sobre o funcionamento celular.
É preciso lembrar que quem ama e se maravilha em estudar os animais, são os biólogos. E os biólogos, como eu, são apaixonados tanto pelos bichos, plantas e microorganimos, como pela forma segundo a qual eles evoluem e como funcionam bioquimicamente, do lado de dentro das células. O “livro sagrado” dos biólogos poderia ser considerado “A origem das espécies“, lançado em 1859 pelo britânico Charles Robert Darwin. À época de Darwin, os biólogos mediam as características anatômicas dos animais, como os tamanhos das asas e dos torsos dos pássaros, e faziam comparações entre elas para tentarem entender a evolução das espécies. Hoje em dia, nós sequenciamos seus genomas para tentarmos elucidar essas questões. Os genomas são conjuntos riquíssimos de informação evolutiva e são estudados para compreendermos melhor como as espécies evoluíram, neste caso, as espécies e os grandes grupos de aves foram o foco de nosso estudo.
BIOQMED: E o que é a filogenômica?
FRANCISCO: Pois bem, a filogenômica é uma das novas ciências ômicas que surgiram há quase 10 anos com a finalidade de aplicar as tecnologias de alta performance nos estudos em biologia. A filogenômica é filha da filogenética e a filogenética quer contar a história evolutiva de genes e, principalmente, das espécies naturais.
No tempo de Darwin, como já comentado, os evolucionistas mediam e comparavam características anatômicas de organismos. Desde que surgiram as técnicas de sequenciamento do DNA, nos fins da década de 70, os evolucionistas passaram a comparar o DNA das espécies para estudos taxonômicos. No início houve uma briga e um grande alvoroço entre os evolucionistas “clássicos”, que mediam características físicas em animais, e os “modernos”, que agora queriam inferir a evolução pela comparação de dados de sequenciamento de DNA. Logo se compreendeu que ambas as abordagens eram importantes e o estudo da filogenética tomou ainda mais força, sendo que muitos dos antigos anatomistas agora passavam a sequenciar também o DNA.
Mas uma crítica que a filogenética jamais conseguiu se safar foi a de que eram usados poucos genes para inferir a evolução de uma espécie inteira e já era bem sabido que os genes evoluem a taxas distintas; um reflexo molecular do chamado “equilíbrio pontuado” de SJ Gould. Por isso, a filogenômica melhora, atualiza e expande o estudo filogenética. Na filogenômica, os genes são analisados às dezenas, centenas ou milhares. Neste estudo que publicamos na Science, por exemplo, foi gerado um grupo de genes contendo mais de 8295 genes que foram analisados em conjunto para todas as espécies. Ou seja, são pelo menos 48 * 8295 genes analisados que totalizam quase 400.000 genes analisados ao mesmo tempo! São grupos de ortólogos representando os genes do metabolismo basal e contendo a versão de cada gene para cada uma das aves estudadas. Esse dataset ajudou muito na reclassificação de alguns grandes grupos de aves. E isso também aponta para a necessidade da análise computacional para compreendermos a evolução dos genomas e seus aspectos metabólicos. Em nosso laboratório temos um super-computador que já não está mais aguentando o trabalho exaustivo com os dados genômicos. A cada dia que passa, esse tipo de estudo exige a utilização de computadores cada vez mais sofisticados. Jamais uma pessoa seria capaz de analisar centenas de milhares de genes ao mesmo tempo, isso seria impossível! Daí a importância da bioinformática, área do meu doutorado, para a ciência contemporânea.
