A Aston University trabalhou com parceiros internacionais para desenvolver um pacote de software para ajudar os cientistas a responder a perguntas-chave sobre fatores genéticos associados a características compartilhadas entre diferentes espécies. Chamado CALANGO, tem o potencial de ajudar os geneticistas a investigar questões vitais, como resistência antibacteriana e melhoramento de culturas agrícolas.
O CALANGO é uma ferramenta de genômica comparativa com reconhecimento de filogenia para descobrir associações quantitativas de genótipo-fenótipo entre espécies e foi publicado na revista Patterns. Este é o resultado de uma colaboração de quatro anos entre a Aston University, a Universidade Federal de Minas Gerais (FMG) no Brasil e outros parceiros no Brasil, Noruega e Estados Unidos.
As semelhanças entre as espécies podem surgir tanto de ancestralidade compartilhada (homologia) quanto de pressões evolutivas compartilhadas (evolução convergente). Por exemplo, corvos, pombos e morcegos podem voar, mas os dois primeiros são pássaros, enquanto os morcegos são mamíferos. Isso significa que a biologia do voo em corvos e pombos provavelmente compartilha aspectos genéticos devido à sua ascendência comum. Ambas as espécies são capazes de voar hoje em dia porque seu último ancestral comum – um pássaro ancestral – também era um organismo voador.
Em contraste, os morcegos têm a capacidade de voar por meio de genes potencialmente diferentes dos das aves, já que o último ancestral comum de aves e mamíferos não era um animal voador. Desembaraçar os componentes genéticos compartilhados devido à ancestralidade comum daqueles compartilhados devido a pressões evolutivas comuns requer modelos estatísticos sofisticados que levam em consideração a ancestralidade comum.
Até agora, isso tem sido um obstáculo para os cientistas que desejam entender o surgimento de características complexas em diferentes espécies, principalmente devido à falta de estruturas adequadas para investigar essas associações.
O novo software foi projetado para incorporar efetivamente grandes quantidades de dados genômicos, evolutivos e de anotação funcional para explorar os mecanismos genéticos subjacentes a características semelhantes entre diferentes espécies que compartilham ancestrais comuns. Embora os modelos estatísticos usados na ferramenta não sejam novos, é a primeira vez que eles são combinados para extrair novos insights biológicos de dados genômicos.
A técnica tem potencial para ser aplicada em diversas áreas de pesquisa, permitindo aos cientistas analisar com mais profundidade grandes quantidades de dados genéticos de código aberto pertencentes a milhares de organismos.
“Existem muitos exemplos interessantes de como essa ferramenta pode ser aplicada para resolver os principais problemas que enfrentamos hoje. Isso inclui explorar a coevolução de bactérias e bacteriófagos e revelar fatores associados ao tamanho da planta, com implicações diretas tanto para a agricultura quanto para a ecologia”, disse Felipe Campelo, do Departamento de Ciência da Computação da Faculdade de Engenharia e Ciências Físicas da Aston University. “Outras aplicações potenciais incluem o apoio à investigação da resistência bacteriana a antibióticos e do rendimento de espécies vegetais e animais de importância econômica”, completou.
“A maioria das variações genéticas e fenotípicas ocorre entre espécies diferentes, e não dentro delas. Nossa ferramenta recém-desenvolvida permite a geração de hipóteses testáveis sobre associações genótipo-fenótipo em várias espécies que permitem a priorização de alvos para posterior caracterização experimental”, finalizou o autor correspondente do estudo, Francisco Pereira Lobo, do Departamento de Genética, Ecologia e Evolução da UFMG.
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