O gene timeless e a trava de inverno no relógio circadiano das moscas-da-fruta

À medida que os dias encurtam e o frio se instala, alguns animais não se limitam a abrandar. Na prática, mudam para um “sistema operativo” completamente diferente.

Um novo estudo conseguiu, por fim, explicar como ocorre essa transição: uma espécie de “trava de inverno” interna que mantém os organismos a funcionar em modo de baixo consumo até que o ambiente melhore o suficiente para permitir o regresso.

Trata-se de uma descoberta que pode abrir novas possibilidades no controlo de pragas e, talvez, ajudar a compreender determinados padrões sazonais na saúde humana.

A investigação foi conduzida por uma equipa da Washington State University (WSU).

Recorrendo a moscas-da-fruta como modelo, os cientistas seguiram o rasto desta “trava de inverno” até às alterações sazonais num único gene.

Esse gene está no centro do relógio circadiano - o sistema interno que regula os ritmos diários do organismo.

Um gene, duas funções muito diferentes

O gene em causa chama-se timeless e usa um mecanismo engenhoso denominado splicing alternativo, que permite que um único gene dê origem a proteínas diferentes conforme a estação do ano.

No inverno, o timeless passa a produzir uma versão específica da sua proteína, o que altera os padrões de atividade e interrompe a reprodução, reconfigurando, na prática, o relógio interno da mosca-da-fruta para um modo de vida totalmente distinto.

“Há muito tempo que sabemos que os animais usam pistas ambientais para se prepararem para as alterações sazonais, mas não compreendíamos exatamente como essa informação é integrada pelo relógio biológico”, afirmou o autor correspondente Sergio Hidalgo, professor auxiliar na WSU.

“O que encontrámos é que o próprio relógio pode ser reorganizado para um estado de inverno, o que ajuda os animais a manterem-se nesse estado até que as condições sejam suficientemente favoráveis para voltarem ao modo de verão.”

Isto não acontece apenas nas moscas-da-fruta

A adaptação às estações é praticamente universal na natureza.

Animais, plantas e até bactérias dependem de sinais do ambiente para detetar que a estação está a mudar e ajustar-se em conformidade.

Essa adaptação pode traduzir-se em migração, hibernação, suspensão da reprodução ou entrada em dormência, como forma de ultrapassar períodos de clima adverso e escassez de alimento.

Há já algum tempo que os cientistas sabem que variações na duração do dia e na temperatura desencadeiam estas respostas.

O que tem sido mais difícil de esclarecer é como, na prática, os organismos reúnem toda essa informação e a transformam numa estratégia sazonal coordenada.

O relógio circadiano parecia ser uma peça provável deste quebra-cabeças, mas faltava identificar com precisão o seu papel para lá de manter os ritmos diários alinhados.

Como a trava encaixa e se mantém

A equipa concluiu que o splicing alternativo do gene timeless é um fator essencial para as moscas-da-fruta entrarem - e permanecerem - no estado de inverno, com alterações no padrão de atividade diária e a reprodução em pausa.

A variante de inverno da proteína modifica o funcionamento do relógio circadiano, “trancando” a mosca em modo de inverno até que o ambiente forneça um sinal suficientemente claro de que é seguro regressar.

“Durante anos, estudámos aquilo que é, essencialmente, a versão de verão do relógio”, disse Hidalgo.

“Este trabalho mostra que o relógio pode ser remodelado no inverno, criando um sistema que funciona de forma diferente e ajuda os animais a manter um programa de inverno.”

Em vez de um único mecanismo fixo a operar da mesma forma ao longo de todo o ano, os resultados sugerem que os animais podem alternar entre múltiplas versões do seu relógio interno, cada uma ajustada às exigências de cada estação.

Um novo ângulo no combate às pragas

Hidalgo considera provável que algo semelhante esteja a ocorrer em pragas agrícolas e em insetos transmissores de doenças, como os mosquitos.

Se isso se confirmar, compreender de que forma estes insetos “acompanham” as estações pode abrir uma estratégia realmente nova para os controlar: interferir com a maquinaria biológica que lhes permite sobreviver ao inverno ou a outros períodos difíceis.

Esta abordagem difere bastante da maior parte do controlo de pragas atual, que tende a atacar os insetos diretamente, em vez de perturbar os mecanismos que os mantêm vivos fora da época.

Se as pragas dependerem mesmo de uma “trava de inverno” como esta, poderá tornar-se um novo ponto fraco a explorar.

Variações sazonais de humor em humanos

Há também uma dimensão humana. Condições como a perturbação afetiva sazonal, bem como algumas perturbações neurológicas e psiquiátricas, já foram associadas a padrões sazonais.

Ainda assim, os cientistas não têm uma compreensão sólida da biologia que sustenta essa ligação.

Moscas-da-fruta e seres humanos são, evidentemente, muito diferentes, mas o facto de um gene central do relógio poder ser reestruturado de estação para estação levanta uma questão pertinente: será que algo semelhante, embora de forma alterada, poderá também acontecer em nós?

A existência de um mecanismo comparável em humanos continua por confirmar. Ainda assim, estes resultados oferecem um ponto de partida molecular para investigar por que motivo algumas condições variam com as estações do ano.