MaisConhecer - Biólogos revelam a 'mudança' genética por trás da diversidade de cores dos papagaios

Biólogos revelam a 'mudança' genética por trás da diversidade de cores dos papagaios

Os periquitos-de-cara-rosada são animais de estimação comuns e coloridos. Papagaios como esses usam pigmentos amarelos e vermelhos únicos para se tornarem coloridos, e essa variação é regulada por uma única enzima usada originalmente como um mecanismo de desintoxicação. Crédito: Pedro Miguel Araújo

Do Carnaval do Rio de Janeiro aos ombros de piratas: papagaios são sinônimos de cor para pessoas do mundo todo. Em um estudo publicado no periódico Science , cientistas da Universidade de Hong Kong, juntamente com uma equipe internacional liderada por cientistas do BIOPOLIS-CIBIO (Portugal), descobriram pela primeira vez um "interruptor" no DNA dos papagaios que controla sua ampla gama de cores.

"Os papagaios são pássaros únicos em muitos aspectos, incluindo a forma como produzem sua vibrante diversidade de cores", começa o professor Simon Yung Wa Sin, coautor da Escola de Ciências Biológicas da Universidade de Hong Kong (HKU).

"Os papagaios fazem suas próprias coisas quando se trata de cor", acrescenta o Dr. Roberto Arbore, do BIOPOLIS-CIBIO, e coautor do estudo.

Embora outras aves também produzam penas amarelas e vermelhas, os papagaios desenvolveram pigmentos únicos, chamados psittacofulvins (do grego antigo "psittakós" para papagaio, e do latim "fulvus" para amarelo-avermelhado). "Os papagaios combinam isso com outros pigmentos para criar amarelos, vermelhos e verdes vibrantes, tornando esses animais um dos mais coloridos da natureza", ele diz.

Papagaios são animais de estimação comuns em milhões de lares no mundo todo, e são apreciados por suas cores e inteligência. Mas, apesar de toda a sua ostentação, não era bem compreendido como essas aves desenvolveram uma maneira única de criar sua paleta de cores.

"Este é um grande mistério para cientistas e amantes de pássaros", explica o professor Miguel Carneiro, autor sênior do BIOPOLIS-CIBIO, que acrescenta: "e está ligado a uma questão fundamental para toda a biologia: como a diversidade surge na natureza?"

Para responder a uma questão tão fundamental, os cientistas começaram demonstrando que, em todas as principais linhagens de papagaios, o amarelo e o vermelho nas penas correspondem a dois pigmentos específicos que não ocorrem em outras aves.

"Embora houvesse algumas indicações na literatura sobre a existência de duas formas químicas de psitacofulvinas, foi inicialmente difícil para nós acreditar no que estávamos vendo nos resultados — lado a lado, claros como o dia — pela primeira vez. Somente com dados genéticos tudo começou a fazer sentido", diz o Dr. Jind?ich Brejcha da Faculdade de Ciências da Universidade Charles em Praga, outro coautor.

Para investigar mais a fundo, os cientistas se concentraram em uma espécie com formas vermelhas ou amarelas naturais, um fenômeno extremamente raro na natureza.

"O lóris-escuro é nativo das selvas da Nova Guiné, mas tivemos que dirigir alguns quilômetros do nosso laboratório em Portugal, já que criadores locais certificados nos ajudaram a obter amostras para estudar a genética da cor dessa espécie", disse Pedro Miguel Araújo, da Universidade de Coimbra, que coliderou a pesquisa, acrescentando: "A solução para o nosso estudo estava quase ao lado".

Os cientistas descobriram que apenas uma proteína controlava a diferença de cor nos lóris, um tipo de aldeído desidrogenase (ou ALDH), "ferramentas" essenciais para a desintoxicação em organismos complexos — por exemplo, elas contribuem para a eliminação de álcool no fígado de humanos.

A Dra. Soraia Barbosa, também coautora do BIOPOLIS-CIBIO, explica: "As penas de papagaio encontraram uma maneira de 'pegar emprestado' essa proteína, usando-a para transformar psitacofulvinas vermelhas em amarelas". De acordo com a cientista, "isso funciona como um mostrador, no qual uma atividade maior da proteína se traduz em uma cor vermelha menos intensa".

Para entender o papel geral dessa proteína no controle da cor da plumagem em outras espécies de papagaios, os cientistas estudaram outro papagaio, o periquito-de-cara-rosada, uma espécie que exibe manchas verdes (ou seja, amarelas contendo psitacofulvina) e vermelhas na plumagem.

"O periquito-de-cara-rosada é um papagaio conhecido que fornece um excelente sistema para estudar os genes que determinam a diferença de cor entre manchas vermelhas e amarelas da plumagem contendo psitacofulvina", disse Simon Yung Wa Sin, que liderou a equipe da Escola de Ciências Biológicas da HKU, incluindo a Dra. Alison Cloutier e a assistente de pesquisa Emily Shui Kei Poon.

Eles descobriram que o mesmo gene da aldeído desidrogenase nos periquitos é expresso em altos níveis nas penas amarelas contendo psitacofulvina, mas não nas penas vermelhas. "Quando esse gene é expresso em alto nível, as psitacofulvinas mudam de vermelho para amarelo", explica Yung Wa Sin.

Para demonstrar esse mecanismo simples de discagem, os cientistas recorreram a um papagaio ainda mais conhecido, o periquito australiano, e, pela primeira vez no mundo, exploraram como células individuais ativam ou desativam diferentes genes ao longo do crescimento das penas, identificando um pequeno número de células que usam essa proteína de desintoxicação para controlar a conversão de pigmentos.

A validação final veio quando os cientistas modificaram geneticamente leveduras com o gene da cor do papagaio. "Incrivelmente, nossa levedura modificada produziu cores de papagaio, demonstrando que esse gene é suficiente para explicar como os papagaios controlam a quantidade de amarelo e vermelho em suas penas", diz o professor Joseph C. Corbo, professor da Universidade de Washington em St. Louis (EUA).

Este estudo mostra como desenvolvimentos de ponta em biotecnologia são cada vez mais usados para desvendar os mistérios da natureza. "Agora entendemos como essas cores impressionantes podem evoluir em animais selvagens por meio de um simples "interruptor molecular" semelhante a um mostrador que "pega emprestado" uma proteína desintoxicante para servir a uma nova função, conclui Carneiro.

Essas descobertas ajudam os cientistas a pintar um novo quadro colorido da evolução como um processo no qual a complexidade pode ser alcançada por meio de inovações simples.

Mais informações: Roberto Arbore et al, Um mecanismo molecular para variação de cores brilhantes em papagaios, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adp7710

Informações do periódico: Science

Mundo

"Este é um grande mistério para cientistas e amantes de pássaros", explica o professor Miguel Carneiro, autor sênior do BIOPOLIS-CIBIO, que acrescenta: "e está ligado a uma questão fundamental para toda a biologia: como a diversidade surge na natureza?"