Cientistas criam cobras transgênicas pela 1ª vez para investigar escamas

Em um feito inédito, cientistas editaram geneticamente cobras-do-milho (Pantherophis guttatus) utilizando a técnica de edição de genes CRISPR-Cas9. Com isso, descobriram como esses répteis desenvolvem escamas com padrões geométricos precisos.

Os resultados dos experimentos, realizados no Laboratório de Evolução Artificial e Natural da Universidade de Genebra, na Suíça, foram publicados no último dia 14 de junho na revista Science Advances.

Trabalhos anteriores do laboratório demonstraram que, assim como os pelos de mamíferos e as penas das aves, as escamas dos répteis também se desenvolvem a partir dos placódios, pequenos espessamentos na pele que se desenvolvem no nível embrionário.

Porém, ao contrário da maioria das espécies, os placódios da pele embrionária das cobras são distribuídos de modo organizado, estabelecendo o posicionamento de cada escama. A organização deles depende de um padrão da natureza explicado pela primeira vez pelo matemático Alan Turing.

Mas os cientistas queriam ainda descobrir por que as cobras têm um padrão hexagonal quase perfeito formado pelas escamas das costas e das laterais, enquanto as escamas ventrais se alinham em uma única linha.

(A e B)Distribuição de escamas em uma cobra-do-milho adulta com escamas (A) e sem escamas (B).Uma vista dorsal (esquerda) e closes de vistas lateral, ventral e da cabeça (direita) são mostrados (C e D) Micrografias de escamas dorsais e pele interescalar de um animal escamado (C) e um animal sem escamas (D) — Foto: Athanasia C. Tzika et.al

Então, a equipe criou as primeiras cobras transgênicas do mundo. Os pesquisadores usaram a enzima Cas-9 para cortar o DNA onde está o gene que se quer modificar e permitiram que o DNA natural se reparasse. O resultado foram répteis “mutantes” sem escamas dorsal-laterais (hexagonais), mas ainda com escamas ventrais.

Segundo contou ao site Live Science Athanasia Tzika, principal autora do estudo, os cientistas criaram quatro cobras-do-milho, todas hoje com 2 anos de idade. “Os animais que produzimos são exatamente iguais às cobras naturais; fomos capazes de reproduzir o mesmo fenótipo”, diz a pesquisadora.

Segundo ela, isso provou que as escamas se organizam por meio de estruturas anatômicas internas, independentemente da via do gene EDA. Anteriormente, lagartos com esse gene haviam sido estudados no laboratório da Universidade de Genebra como exemplos de répteis que nunca desenvolveram escamas.

Escamas ventrais se formam primeiro nas cobras e seu desenvolvimento é guiado pelos somitos, que são os elementos sequenciais que dão origem às vértebras, às costelas e aos músculos — Foto: Universidade de Genebra

Os pesquisadores também executaram simulações numéricas baseadas em um sistema de difusão-reação de Turing. “Para confirmar nosso trabalho, usamos simulações de computador e recebemos resultados semelhantes”, conta Tzika.

Com as cobras transgênicas e os cálculos, os pesquisadores descobriram que as escamas ventrais de um embrião de cobra se desenvolvem primeiro. Então, se alinham com a posição dos somitos, que são blocos de células de onde se originam as vértebras, as costelas e os músculos.

Uma vez estabelecido o padrão das escamas ventrais, duas "ondas" separadas de placódios se desenvolvem, viajando uma em direção à outra. As “ondas” se encontram lateralmente, criando os padrões hexagonais que são a marca registrada das costas e laterais de uma cobra.

Tzika disse ao Live Science que planeja realizar outra rodada de edições CRISPR nos répteis geneticamente modificados em dois anos, assim que atingirem a maturidade sexual, "para ver se a mutação será transmitida para a próxima geração".