Cientistas da UC Santa Cruz concluíram o primeiro genoma de ponta a ponta da icônica lesma-banana do Pacífico, uma espécie sinônimo das florestas de sequoias costeiras da Califórnia e o mascote adorado da universidade.

O genoma publicado servirá como um recurso para investigações futuras sobre a genética única das lesmas, que produzem características como seu famoso lodo gelatinoso e entorpecente, bem como sua capacidade de se reproduzir.

Este projeto pode informar a política de conservação diante das mudanças climáticas como uma das espécies envolvidas no maior California Conservation Genomics Project (CCGP). Este esforço colaborativo de cientistas em todo o sistema UC visa produzir genomas de referência completos de 230 espécies de plantas e animais que estão ameaçadas, são endêmicas ou são importantes para a biodiversidade do estado para servir como um recurso para mais trabalho biológico e de conservação.

A equipe, liderada pelo Professor de Engenharia Biomolecular Russell Corbett-Detig, publicou suas descobertas em um novo artigo publicado no Journal of Heredity . Trabalhos posteriores de seu laboratório descrevem três populações principais de lesmas-banana do Pacífico por toda a Califórnia.

"O que é legal sobre lesmas-banana é que elas não se movem muito, então elas são representativas do clima em que você as encontra", disse Corbett-Detig. "Isso tem o potencial de ser realmente interessante em termos de sua conexão com o ambiente em comparação com outras espécies no estado."

Ao longo dos anos, cientistas observaram e identificaram várias espécies do gênero lesma-banana vivendo por toda a Califórnia e além, mas a pesquisa nunca definiu claramente as diferenças genéticas entre as lesmas. Sua capacidade de autofertilização, conhecida como "selfing", impacta suas populações e as torna particularmente interessantes para estudo.

"Queremos entender como as populações estão relacionadas entre si e se há populações remotas em certas áreas", disse Max Genetti, um estudante de doutorado no laboratório de Corbett-Detig, que é o primeiro autor do artigo. "É incerto com que frequência eles estão realmente se reproduzindo entre si e com que frequência eles estão apenas se reproduzindo entre si ou com indivíduos muito próximos."

Este projeto focou na lesma-banana-do-Pacífico (Ariolimax columbianus), que é conhecida como a "espécie-tipo" para lesmas-banana porque é mais representativa dos traços tradicionalmente associados ao gênero. A lesma-banana-do-Pacífico é caracterizada por sua coloração amarela às vezes manchada e tamanho impressionante que a classifica como a segunda maior lesma terrestre do mundo. Elas geralmente vivem nas florestas costeiras do noroeste do Pacífico, uma criatura companheira das icônicas sequoias, e foram encontradas da área da baía de São Francisco ao norte do Alasca.

As lesmas-banana da UC Santa Cruz — aquelas amarelas brilhantes vistas na maioria das manhãs enevoadas ao longo das trilhas do campus — são Ariolimax dolichophallus, uma espécie menor de lesma-banana encontrada nas regiões central e sul da Califórnia.

Ao tentar sequenciar o DNA da lesma-banana como parte de um programa de treinamento de pós-graduação na UCSC, Genetti e outros descobriram que é particularmente difícil sequenciar essas lesmas por causa das propriedades físicas e químicas de seu lodo pegajoso. Isso os motivou a encarar o desafio e criar uma sequência completa do genoma da lesma-banana, na qual cada cromossomo da informação genética da espécie é detalhado sem lacunas ou erros.

Corbett-Detig conectou os esforços de sequenciamento de lesmas-banana de seu grupo ao CCGP, onde, como um dos dois únicos moluscos terrestres representados nas 230 espécies do projeto, ele pode revelar informações importantes sobre a diversidade genética do estado. Cientistas da UCSC coletaram amostras de DNA de mais de 100 lesmas-banana individuais em toda a Califórnia, tornando-se bem acostumados aos microclimas e horários do dia específicos que são ideais para rastrear lesmas em seus ambientes florestais.

Então, os pesquisadores descobriram a melhor forma de extrair DNA, dados os desafios apresentados pelo muco da lesma-banana, que tem uma composição molecular única que torna as técnicas usuais de isolamento do material genético ineficazes.

"Você basicamente tem que lidar diretamente com o lodo — é a primeira coisa da qual você se livra. Então você pode extrair o DNA e separar todo o resto depois", disse Genetti.

Uma vez extraído, o DNA foi sequenciado e montado em um genoma completo, um processo realizado pela Cientista Assistente do Projeto da UCSC, Merly Escalona, ??que lidera a montagem do genoma de referência para todo o CCGP. Apesar do difícil processo de extração, o DNA da lesma-banana conseguiu ser executado suavemente pelos algoritmos que transformam dados de sequenciamento brutos em um genoma de referência totalmente legível. O genoma da lesma-banana mediu 2,3 gigabases — relativamente próximo ao tamanho do genoma humano de 3,4 gigabases.

"Depois que você tem o genoma publicado, há muitas outras coisas que você pode aprender", disse Escalona. "Depois que as informações genéticas são adicionadas por meio da anotação do genoma , a comunidade de lesmas pode usar isso para aprender sobre quaisquer características químicas ou de toxicidade importantes."

Os esforços iniciais do grupo de Corbett-Detig para entender melhor a dinâmica da distribuição populacional de lesmas-banana na Califórnia revelaram três grupos principais em todo o estado: um na costa central, incluindo Santa Cruz; um segundo na costa sul; e o terceiro e maior grupo, que se estende da área da baía ao norte até a fronteira com o Oregon e a leste até a Sierra Nevada.

"Há uma variação genética bastante descontínua entre esses três grupos", disse Corbett-Detig. "Isso nos diz que houve uma separação histórica e aparentemente contínua recente de regiões relativamente grandes da Califórnia."

Os pesquisadores planejam continuar a caracterizar as populações em todo o estado e, possivelmente, investigar as propriedades anestésicas únicas de seu lodo.

Em um nível muito local, Corbett-Detig sonha em coletar amostras de lesmas-banana no campus da UCSC e em Santa Cruz para aprender os segredos de como todas essas lesmas estão relacionadas entre si.