Porquê estudar C. elegans?

O que é C. elegans e porque os cientistas o usam para estudar o desenvolvimento humano e as doenças?

>

Esta pergunta salta à mente da maioria das pessoas quando aprendem que os cientistas estudam um pequeno verme nematódeo do solo para obter conhecimentos sobre o desenvolvimento humano e as doenças. É uma pergunta razoável com uma resposta muito simples: conservação evolutiva da função do gene, como descrito abaixo.

C. elegans

Photo de Erik Lundquist

>
>

>

C. elegans é um pequeno verme do solo ou nemátodo, e compartilha um ancestral comum com os humanos que viveram na era pré-cambriana, 500-600 milhões de anos atrás. Este antepassado é referido como o antepassado urbilateriano, pois é o parente de todos os organismos multicelulares bilateralmente simétricos do planeta, incluindo invertebrados (insectos, nemátodos, ouriços-do-mar) e vertebrados (mamíferos, peixes, aves, répteis).

A maioria dos genes e mecanismos genéticos que governam o desenvolvimento dos organismos modernos, incluindo aqueles envolvidos no desenvolvimento humano e doenças, estavam presentes no ancestral urbilateriano e são compartilhados por animais existentes, incluindo humanos e nematódeos.

A evolução é um processo pelo qual os mecanismos genéticos existentes são conservados, mas ligeiramente alterados para resultar em espécies distintas. Como os descendentes dos ancestrais urbilaterianos evoluíram, as vias centrais que governam o desenvolvimento foram geralmente conservadas mas ligeiramente modificadas em cada espécie distinta por este “tinkering” evolutivo.

Como resultado, C. elegans nematodes tem neurônios, pele, intestino, músculos e outros tecidos que são muito semelhantes na forma, função e genética aos dos humanos. Os genes que controlam o desenvolvimento e a função desses tecidos foram “conservados” de nosso ancestral comum. Embora existam diferenças claras e importantes no desenvolvimento humano e nematódeo, os cientistas podem estudar mecanismos de desenvolvimento em C. elegans para entender os mecanismos básicos e centrais que também operam em humanos.

Isto é extremamente importante, pois muitos experimentos de desenvolvimento e genéticos são impossíveis em humanos, e são muito demorados e caros em camundongos e outros vertebrados. C. elegans é facilmente cultivado em laboratório, tem um curto tempo de geração (4 dias) e vem com um “kit de ferramentas” de técnicas genéticas e moleculares pelas quais a função do gene no desenvolvimento pode ser experimentalmente dissecada.

Por causa da conservação evolutiva da função do gene e da tractabilidade experimental, C. elegans representa um “organismo modelo” ideal para estudar mecanismos genéticos e moleculares básicos do desenvolvimento humano e das doenças. Estudos sobre o C. elegans são relevantes para doenças humanas tais como câncer, neurodegeneração (por exemplo, doença de Alzheimer), deficiências e síndromes de neurodesenvolvimento, distrofias musculares e envelhecimento, que não é em si uma doença, mas influencia as outras doenças mencionadas. De fato, mecanismos genéticos importantes no câncer (sinalização de Ras e Bcl oncogene), envelhecimento (sinalização de insulina), e desenvolvimento do sistema nervoso (sinalização UNC-6/Netrin) foram primeiramente identificados usando C. elegans.

C. elegans com expressão de proteína fluorescente verde (gfp) em neurônios.