As ondas de calor costumam parecer episódios breves e intensos. Passa um dia de temperaturas extremas e a vida volta ao normal. No entanto, investigação recente indica que os organismos podem guardar uma memória desse calor muito para lá de uma única vida.
Esta hipótese está a alterar a forma como os cientistas encaram a evolução, a herança e a sobrevivência num mundo em aquecimento.
Um estudo recente de Ewan Harney e Josefa González, do Conselho Superior de Investigações Científicas de Espanha (CSIC), analisou esta questão usando moscas-da-fruta. O trabalho mostra que uma exposição curta ao calor pode deixar marcas que permanecem durante várias gerações.
Nalguns casos, essas alterações chegam mesmo a aumentar a sobrevivência. Segue-se uma análise mais detalhada de como isto acontece e porque é relevante.
O calor deixa marcas duradouras
Durante décadas, a biologia encarou a herança como um processo directo: os genes passam de pais para filhos, moldam características, e a selecção natural actua sobre essas características. Essa visão está agora a alargar-se.
O novo estudo indica que o stress ambiental - como o calor - pode influenciar não apenas uma geração, mas várias.
Uma exposição de curta duração a temperaturas elevadas pode modificar a forma como os genes funcionam em descendentes que nunca passaram por esse stress.
Este resultado acrescenta uma nova camada à nossa compreensão da adaptação.
Duas populações, dois climas
Os investigadores trabalharam com moscas-da-fruta provenientes de duas regiões muito distintas. Um grupo veio da Finlândia, onde o clima é fresco. O outro veio do centro de Espanha, onde os verões são quentes e secos.
A diferença na tolerância ao calor foi evidente: as moscas espanholas suportaram temperaturas mais altas do que as finlandesas, o que é compatível com as condições em que evoluíram.
Este contraste criou o contexto ideal para observar como cada população reage ao stress térmico.
Exposição ao calor altera a actividade dos genes
A equipa submeteu fêmeas a um curto episódio de calor a 37 °C. Depois, analisou os ovários para verificar de que forma a actividade genética se alterava.
Milhares de genes responderam em ambas as populações. Muitos desses genes estão associados a proteínas de choque térmico, que ajudam a reparar danos provocados pelo stress.
Nas moscas espanholas, a resposta foi mais organizada: a actividade genética alinhou-se de forma consistente com alterações na acessibilidade do ADN. Já nas moscas finlandesas, o padrão foi mais disperso, sugerindo maior stress ao nível celular.
O papel do ADN móvel (elementos transponíveis)
O genoma não é imutável. Contém elementos transponíveis, muitas vezes chamados “genes saltadores”. Estes segmentos de ADN conseguem deslocar-se e afectar genes próximos.
Nas moscas finlandesas, estes elementos estiveram associados a uma diminuição da actividade genética sob stress térmico. Nas moscas espanholas, relacionaram-se com regiões de ADN mais abertas, embora isso nem sempre se traduzisse num aumento da expressão genética.
Isto mostra que os mesmos elementos genéticos podem comportar-se de forma diferente consoante o ambiente e o contexto.
Memória biológica que atravessa gerações
O resultado mais marcante surgiu apenas gerações depois. Os investigadores observaram descendentes que nunca tinham sido expostos ao calor.
Nas moscas finlandesas, apenas um pequeno conjunto de genes permaneceu alterado. Nas moscas espanholas, centenas de genes continuaram a apresentar mudanças - e muitos eram precisamente os mesmos genes afectados na exposição inicial ao calor.
Além disso, o sentido dessas alterações manteve-se consistente, o que aponta para uma forma estável de memória biológica.
Nem todos os sinais se transmitem da mesma forma
Uma explicação possível para esta memória envolve a cromatina, que determina quão acessível o ADN está. Contudo, o estudo encontrou muito pouca evidência de que alterações na cromatina fossem herdadas.
Só alguns genes mostraram mudanças herdadas na acessibilidade. Isto sugere que outros mecanismos - como pequenas moléculas de ARN - podem transportar o sinal de uma geração para a seguinte.
A herança, ao que tudo indica, envolve vários sistemas a actuar em conjunto.
O momento da reprodução influencia a descendência
O calendário reprodutivo após a exposição ao calor também teve impacto. Os ovos postos pouco tempo depois do stress térmico tiveram baixa sobrevivência.
Mas os ovos colocados mais tarde mostraram um cenário diferente. Nas moscas espanholas, a descendência desenvolveu-se mais depressa do que o habitual, chegando à idade adulta em menos tempo.
Este efeito enquadra-se no conceito de hormese, em que um stress ligeiro pode gerar benefícios posteriores.
O desenvolvimento acelerado mantém-se nas moscas-da-fruta
A vantagem não ficou confinada a uma geração. Mesmo três gerações depois, os descendentes de moscas espanholas expostas ao calor continuaram a desenvolver-se mais rapidamente.
Na natureza, velocidade pode ser sinónimo de sobrevivência. As larvas de mosca-da-fruta crescem em fruta em decomposição, que pode aquecer rapidamente. Um desenvolvimento mais rápido ajuda-as a escapar a condições perigosas.
“O efeito transgeracional na expressão genética e no tempo de desenvolvimento que observámos demonstra que o stress pode não só seleccionar moscas melhor adaptadas, como também pode facilitar a evolução”, afirmou Harney.
Pistas para a adaptação às alterações climáticas
Este estudo destaca-se por ter usado populações selvagens, e não estirpes de laboratório. Também privilegiou características relevantes em ambientes naturais.
Os resultados sugerem que as populações podem adaptar-se às alterações climáticas mais depressa do que se esperaria. Experiências ambientais conseguem influenciar gerações futuras sem alterações na sequência do ADN.
Isto poderá ajudar as espécies a lidar com mudanças rápidas de temperatura.
Questões em aberto
Ainda há muitas perguntas por responder. O estudo analisou apenas fêmeas; os machos podem reagir de outra forma.
O mecanismo exacto por detrás destas alterações herdadas continua por esclarecer. E a resposta forte nas moscas espanholas levanta ainda a questão de saber se esta capacidade, por si só, terá evoluído.
“Compreender porque é que algumas variantes conseguem responder transgeracionalmente melhor do que outras pode ser importante para identificar populações em risco à medida que o clima da Terra continua a mudar”, disse Harney.
Repensar o conceito de herança
Esta investigação alarga a ideia de herança. Não se trata apenas dos genes, mas também de como esses genes são regulados e influenciados por ambientes passados.
Num mundo de temperaturas em subida, estas camadas menos visíveis de memória biológica poderão moldar a forma como as espécies sobrevivem.
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