Todos nós somos mutantes. Toda característica que define a nossa espécie é o resultado de uma mutação genética algures na história da evolução. E o mesmo é verdade para todos os outros organismos do planeta. No entanto, na maioria das vezes pensamos que as mutações são más, levando a incapacidades ou doenças. Então com que frequência essas mudanças no DNA são prejudiciais e quantas delas são potencialmente úteis? Um novo estudo sugere que mutações letais podem ser muito menos comuns do que pensávamos, pelo menos em bactérias.
Muitas mutações no DNA são causadas por erros que acontecem quando uma célula faz uma cópia de toda sua informação genética para que possa se dividir em duas novas células. Bactérias como a E. coli têm de copiar cerca de cinco milhões de letras de código de ADN. Para humanos, são cerca de 3,2 bilhões de letras de DNA em óvulos e esperma, e o dobro desse número em outras células do corpo.
Embora sistemas sofisticados para detectar e reparar erros de cópia à medida que eles ocorrem, alguns ocasionalmente escorregam pela rede. A maioria resulta no que é chamado de “mutações pontuais”, já que elas envolvem apenas uma única mudança de letra de DNA. No entanto, mesmo estas podem às vezes levar a grandes mudanças, alterando os genes e as proteínas que eles produzem. Isto, por sua vez, pode afectar a forma como o corpo cresce ou funciona.
Mutações podem impulsionar a evolução, se elas derem a um indivíduo uma vantagem que significa que ele tem mais probabilidade de sobreviver para ter filhos e transmitir o gene mutado. As chances de mutações aleatórias em milhões ou bilhões de letras de código serem benéficas podem parecer pequenas. Mas a vida na Terra já existe há quatro bilhões de anos, portanto os prazos evolutivos são vastos.
As mutações podem também causar sérios problemas de saúde, alguns dos quais também podem ser herdados. Pesquisadores na França recentemente tentaram descobrir com que frequência as mutações eram realmente prejudiciais, usando a bactéria E. coli como modelo. Lydia Roberts e seus colegas usaram uma técnica engenhosa que lhes permitiu visualizar as mudanças de DNA que ocorreram enquanto as bactérias estavam realmente se dividindo.
A forma usual de estimar as taxas de mutação em bactérias envolve cultivá-las em placas de ágar, pratos de plástico contendo uma geléia rica em nutrientes para micróbios. Mas o problema com esta abordagem é que qualquer bactéria que adquira uma mutação letal obviamente morre, então a informação sobre estas mudanças genéticas é permanentemente perdida.
Para contornar isto, os pesquisadores franceses usaram um pequeno chip contendo 1.000 canais microscópicos, nos quais caldo de nutrientes líquidos é entregue. Novas células produzidas após cada divisão celular permanecem nos canais, independentemente de qualquer mutação prejudicial que possa afetar sua sobrevivência.
A equipe então usou imagens com lapso de tempo, combinadas com um marcador fluorescente que piscava toda vez que uma mutação ocorria. Isso produziu vídeos impressionantes das bactérias multiplicadoras e mutantes que lembram as linhas de código retratadas no filme The Matrix.
Os resultados, publicados em Science, sugerem que mutações pontuais em bactérias surgem a uma taxa constante de cerca de uma a cada 600 horas. Para surpresa dos pesquisadores, eles também descobriram que apenas cerca de 1% dessas alterações de DNA eram letais para as bactérias – muito menos do que se pensava anteriormente.
Parece que, pelo menos nas bactérias, a maioria das mutações pode não ter qualquer efeito sobre a sobrevivência. Elas não são nem “más” nem “boas”, mas simplesmente espectadores evolutivos. Pesquisadores que trabalham para entender como as mutações genéticas causam doenças em humanos estão fazendo perguntas similares. Os resultados de grandes projetos como o projeto 100.000 Genomes do Reino Unido devem ajudar a revelar quais mutações causam doenças e quais não são de nenhuma conseqüência.
Além do bom e do mau
Mas também sabemos que classificar as mutações como boas ou más pode às vezes ser muito difícil. Muitas vezes depende do contexto, por exemplo, se a mutação ajuda o organismo a usar uma determinada fonte alimentar ou a combater uma doença presente durante a sua vida. E algumas mutações podem ser benéficas se apenas uma cópia for herdada, mas prejudiciais se duas cópias forem herdadas. Um exemplo de uma mutação genética sujeita a este tipo de “seleção balanceada” é a doença falciforme.
As pessoas com doença falciforme têm uma mutação genética que produz uma forma alterada de hemoglobina, a proteína dos glóbulos vermelhos que transporta oxigênio ao redor do corpo. A hemoglobina alterada produz células sanguíneas longas em forma de foice que podem ficar presas em pequenos vasos sanguíneos. Isto causa dor no peito e articulações, assim como anemia, um aumento do risco de infecções e outros problemas.
Yet apesar destes efeitos potencialmente devastadores à saúde, a doença é relativamente comum em certos países. Estima-se que 300.000 bebés que herdam duas cópias da mutação do gene falciforme (uma de cada progenitor) nascem com a doença todos os anos, principalmente na Nigéria, República Democrática do Congo e Índia.
Isto porque as pessoas com uma cópia da mutação são resistentes à malária, e por isso são mais propensas a sobreviver até à idade adulta e a passar o gene mutado para os seus filhos. Assim, mesmo que ter doença falciforme seja uma desvantagem evolutiva, portadores não afetados da mutação genética têm uma vantagem de sobrevivência em países onde a malária era (ou ainda é) comum.
Um estudo recente dos EUA sugere que todas as pessoas que vivem hoje com a doença são descendentes de um único ancestral que viveu há cerca de 7.300 anos no Saara ou na África Centro-Oeste. Isso mostra como uma única mutação pode se espalhar para muitos, muitos indivíduos de uma população se ela der um benefício significativo, mesmo que também tenha o potencial de causar danos. Da mesma forma, há evidências de que uma única cópia da mutação do gene da fibrose cística pode ter fornecido aos nossos ancestrais resistência à cólera, e que os portadores da doença de Tay-Sachs têm resistência à tuberculose.
Uma melhor compreensão dos efeitos das mutações pode ter um grande papel no tratamento da doença. Por exemplo, o estudo das taxas de mutação em diferentes tipos celulares poderia esclarecer como o câncer surge em diferentes tecidos do corpo. E a compreensão das taxas de mutação bacteriana poderia ajudar os cientistas a combater os micróbios que desenvolveram resistência aos antibióticos. Isto irá eventualmente ajudar a inaugurar uma nova era da medicina, na qual muitas doenças serão diagnosticadas e tratadas com a ajuda de informação genética. E isso tem que ser bom.