Quais são os mecanismos genéticos e celulares que determinam esses padrões coloridos? Uma equipe da Universidade de Genebra (UNIGE) descobriu que um gene, o CLCN2, está envolvido nessas variações. Este estudo, publicado na Genome Biology, abre novas perspectivas sobre a evolução e a genética da coloração animal.
Na cobra-do-milho, algumas morfologias apresentam manchas vermelhas, amarelas ou rosadas, e suas manchas dorsais podem se fundir ou se transformar em listras.
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As cores e padrões das cobras-do-milho (Pantherophis guttatus) estão ligados à disposição e localização dos cromatóforos, células presentes no tegumento de muitos animais e que contêm pigmentos ou cristais que refletem a luz. Se esses répteis geralmente têm um dorso salpicado de manchas vermelhas cercadas de preto sobre um fundo alaranjado e um padrão ventral em xadrez preto e branco, eles também podem apresentar uma grande diversidade de outras cores e padrões.
Entre as variações frequentemente encontradas está a variante "Motley", cujas manchas dorsais são fundidas ou interrompidas, criando um padrão mais linear. Já a variante "Stripe" exibe faixas longitudinais contínuas no dorso. Essas duas variações compartilham a mesma característica de um ventre uniforme, sem o xadrez típico.
Um único gene responsável por diferentes padrões
A equipe liderada por Athanasia Tzika e Michel Milinkovitch, respectivamente docente e pesquisadora e professor do Departamento de Genética e Evolução da Faculdade de Ciências da UNIGE, quis caracterizar essas mutações.
Após cruzamentos entre cobras Motley e Stripe e sequenciamento do genoma dos descendentes, os cientistas identificaram que essas duas mutações envolviam apenas um único gene: o CLCN2. Este gene codifica uma proteína localizada nas membranas celulares e forma um canal para o transporte de íons cloreto de um lado para o outro da membrana. A distribuição diferente dos íons cria uma diferença de cargas elétricas entre o interior e o exterior da célula, permitindo a transmissão de sinais celulares.
Nas cobras Motley, não se trata de uma mutação no gene, mas de uma forte redução em seu nível de expressão. Já nas cobras Stripe, há a inserção de um pequeno fragmento de DNA – ou transposon – no gene CLCN2, que torna a proteína inativa.
"Esses resultados foram muito surpreendentes, porque em humanos ou camundongos, o canal CLCN2 é essencial para a atividade dos neurônios, e mutações nesse gene estão ligadas a patologias muito graves, como a leucoencefalopatia, uma doença que afeta a substância branca do cérebro", explicam Sophie Montandon e Pierre Beaudier, pesquisadores do laboratório Milinkovitch/Tzika e coautores principais do estudo. "Desenvolvemos, então, experimentos genéticos na cobra-do-milho para inativar o gene CLCN2. Os mutantes obtidos apresentavam a forma Stripe, o que nos permitiu confirmar que esse era realmente o gene procurado."
Um ator inesperado na formação dos padrões
Para entender melhor o papel do CLCN2, os cientistas investigaram em quais órgãos e células esse gene se expressa na cobra-do-milho. As análises transcriptômicas revelaram que o CLCN2 é expresso no cérebro adulto – como em camundongos e humanos –, mas também nos cromatóforos durante a embriogênese.
Os cientistas então se concentraram no surgimento dos padrões de coloração durante o desenvolvimento embrionário. Eles observaram que, nos mutantes, os cromatóforos não conseguem se agregar corretamente para formar as manchas características: em vez disso, eles se organizam em listras, visíveis nos indivíduos do tipo Stripe.
"Nossos resultados mostram que uma mutação no gene CLCN2 na cobra-do-milho não causa distúrbios cerebrais ou comportamentais. No entanto, a proteína desempenha um papel essencial, e até então desconhecido, no desenvolvimento dos padrões de coloração", conclui Asier Ullate-Agote, coautor principal do estudo.
A continuação do estudo buscará entender melhor o papel do canal de íons cloreto CLCN2 na membrana dos cromatóforos, especialmente como ele influencia as interações entre essas células pigmentares. O objetivo é decifrar os mecanismos celulares que permitem o surgimento da espetacular diversidade de padrões de coloração observados na cobra-do-milho, mas também em outros répteis.