Eucariotos, como animais, fungos, plantas e você, carregam DNA nuclear dentro do núcleo da célula. A quantidade de DNA nuclear varia de organismo para organismo, e algumas células precisam conter fisicamente muito mais DNA do que outras. Os efeitos da capacidade do DNA foram estudados em plantas e animais, mas Dora Čertnerová e Pavel Škaloud examinaram como a variação do tamanho do genoma afeta as algas unicelulares.

Pode parecer estranho examinar um organismo unicelular agora, e que os biólogos tenham começado pequeno antes de trabalhar em organismos multicelulares. Čertnerová e Škaloud apontam para uma lacuna nos dados, que dizem ser causada pelos desafios de trabalhar com espécies unicelulares. Eles dizem que muitas vezes os biólogos trabalham com uma linhagem específica de um organismo e, portanto, filtram grande parte da diversidade de uma espécie antes de começarem a trabalhar. Como resultado, pouco foi feito na variação dentro da espécie no tamanho do genoma em organismos unicelulares.

Para resolver este problema, Čertnerová e Škaloud optaram por estudar Synura petersenii. S. petersenii é uma alga comum de água doce encontrada em todo o mundo. Tem uma aparência distinta graças às escamas siliciosas que cresce sobre a superfície celular. Ele vem em várias formas ligeiramente diferentes e foi sugerido que, em vez de ser uma espécie, é de fato um complexo de espécies de espécies muito semelhantes. De fato, alguns trabalhos recentes já distinguiram algumas espécies diferentes do complexo.

Os botânicos pretendiam descrever a variabilidade intraespecífica do tamanho do genoma em uma alga e, em seguida, seguir com mais perguntas. Existem consequências fenotípicas ou fisiológicas para o tamanho do genoma? E o genoma varia com a localização ecogeográfica?

Eles reuniram mais de cem linhagens de S. petersenii de mais de sessenta locais no hemisfério norte, e olhou para ver quanto DNA nuclear as algas tinham. Eles descobriram que, dependendo de qual célula você examinasse, algumas algas poderiam ter mais do que o dobro do DNA nuclear de outras algas, da mesma espécie. O que causa as diferenças?

Primeiro, os cientistas são humanos e as ferramentas têm limites, então isso pode ser resultado de um erro? “[O] asa ao robusto protocolo FCM, metodologia consistente e geralmente alta precisão de nossas análises, estamos convencidos de que o erro de medição não contribuiu substancialmente para a variação do tamanho do genoma. Levando em consideração a dupla diferença entre as estimativas de tamanho do genoma mais baixas e mais altas, alternar os estágios do ciclo de vida ou eventos de duplicação do genoma inteiro (poliploidização) parecem explicações prováveis”, escrevem os autores em seu artigo. Embora eles também notem uma falha nessa explicação.

“No entanto, nenhum desses mecanismos pode ser a única fonte da diversidade observada em Synura já que não havia categorias discretas de tamanho do genoma que refletissem as mudanças de ploidia inerentes. Outro argumento contra os estágios alternados do ciclo de vida é que as cepas reanalisadas após semanas (ou dois anos) exibiram estimativas de tamanho do genoma mais ou menos estáveis”.

Eles argumentam que outra explicação seria a existência de muitos elementos transponíveis (TEs). Estas são partes do genoma que podem se mover nele. Duplicações adicionariam pedaços ao genoma, e Čertnerová e Škaloud não podem descartar duplicações de cromossomos inteiros.

Outra explicação que eles sugerem é a diversidade críptica, e que S. petersenii ainda descreve várias espécies. O problema em isolar uma única espécie pode ser devido à forma como a alga vive.

"Synura petersenii é uma espécie colonial e geralmente não se sabe se as colônias são compostas por células geneticamente idênticas ou podem combinar vários genótipos (cepas). Como as culturas para este estudo foram estabelecidas a partir de uma colônia de células cada e sempre tiveram tamanho de genoma uniforme, levantamos a hipótese de que cepas de tamanho de genoma diferente coexistem em uma localidade em colônias bem separadas”, escrevem Čertnerová e Škaloud.

“Nossos resultados não podem descartar o cenário de que várias categorias de tamanho do genoma em S. petersenii são acoplados com barreiras reprodutivas e, portanto, refletem a diversidade enigmática dentro do táxon”.

Os cientistas descobriram que a diferença no tamanho do genoma teve consequências para a alga. Células com mais DNA eram maiores, mas cresciam mais lentamente. A correlação não foi tão forte quanto encontrada em outras espécies. Isso, dizem os autores, pode ser devido aos testes serem feitos dentro de uma espécie – ou que S. petersenii é capaz de responder a diferentes temperaturas e concentrações de nutrientes.

Os autores também não encontraram um padrão ecogeográfico óbvio para a distribuição do genoma. De fato, eles descobriram que havia locais onde coexistiam algas com genomas de tamanhos diferentes. Ainda não está claro o que essas diferenças indicam, dizem Čertnerová e Škaloud. “Se essas cepas estão associadas a barreiras reprodutivas (sugerindo diversidade críptica dentro S. petersenii) permaneceu sem solução, embora a reprodução clonal predominante da espécie possa contribuir substancialmente para a manutenção da diversidade local do tamanho do genoma, mesmo na sua ausência.”

Imagem de capa: canva.