Cientistas descobrem relógio biológico primitivo comum aos seres vivos

Descoberta de um sistema regulador presente em quase todo organismo indica que ele evoluiu de forma semelhante e ao mesmo tempo em diferentes formas de vida

Relógio biológico, ou circadiano é responsável por regular uma série de funções nos organismos (Mipan/iStockphoto/Getty Images)

Um grupo de cientistas da Universidade de Cambridge descobriu uma espécie de relógio biológico primitivo que está presente em praticamente todos os organismos. O resultado, divulgado em estudo publicado na edição desta semana da revista Nature, indica que o sistema que regula o ritmo biológico dos organismos a cada 24 horas pode ter evoluído de forma semelhante em todos os seres vivos.
Este relógio biológico descrito no estudo liderado pelo bioquímico Akhilesh Reddy se baseia na variação da peroxirredoxina. De acordo com os autores, essa substância está presente em praticamente todos os organismos vivos e é responsável por absorver substâncias tóxicas resultantes da respiração, como o peróxido de hidrogênio (H₂O₂, popularmente conhecido como água oxigenada). O grupo encontrou nos organismos uma variação cíclica dessa enzima entre dois estados químicos - conforme haja ou não reação com a água oxigenada - e descobriu que esse ciclo acontece aproximadamente a cada 24 horas.

CONHEÇA A PESQUISA

Título original: Peroxiredoxins are conserved markers of circadian rhythms

Onde foi divulgada: revista Nature

Quem fez: Rachel S. Edgar, Edward W. Green,
Yuwei Zhao, Gerben van Ooijen, Maria Olmedo,
Ximing Qin, Yao Xu, Min Pan, Utham K. Valekunja, Kevin A. Feeney, Elizabeth S. Maywood, Michael H. Hastings, Nitin S. Baliga,
Martha Merrow, Andrew J. Millar, Carl H. Johnson,
Charalambos P. Kyriacou, John S. O’Neill
e Akhilesh B. Reddy

Instituição: Universidade de Cambridge

Dados de amostragem: presença da enzima
peroxirredoxina em vários organismos

Resultado: relógios biológicos evoluíram de forma semelhante em todos os organismos

A variação cíclica dessa enzima foi encontrada em células de sangue humano e em algas marinhas, em estudo publicado pela mesma equipe em 2011. No artigo atual, eles descrevem esse mesmo fenômeno em organismos como ratos, moscas-da-fruta, plantas e bactérias. Reddy explica que o fato de o ciclo da peroxirredoxina ter se mantido mesmo na falta de luz indica tratar-se de um relógio interno - ou circadiano.
O professor do Departamento de Bioquímica da USP, Carlos Takeshi Hotta, que não participou do estudo, explica: "Ritmos circadianos são gerados por um relógio interno que os organismos possuem. Sabemos disso porque estes ritmos continuam mesmo na escuridão e sob temperaturas constantes. Isso indica que os ritmos não são uma resposta aos ritmos ambientais, mas gerados pelos nossos relógios internos."
Reddy acrescenta que o relógio biológico tem um ciclo de aproximadamente 24 horas e independe de fatores do ambiente externo, como a luz do dia. Eventualmente, esse sistema pode ser reiniciado por fatores externos, como a mudança de fuso horário. "Para um viajante se recuperar de um jet lag, por exemplo, ele deve zerar ou atrasar seu relógio biológico".
Respostas incompletas — O estudo não encontrou relações entre o relógio circadiano já conhecido e esse "sistema primitivo", controlado pela peroxirredoxina. Eles perceberam que mutações, que incapacitam os tradicionais relógios biológicos em moscas-da-fruta, plantas, fungos e algas, não impedem o ciclo de peroxirredoxina entre seus dois estados ao longo do dia.
Funções semelhantes, engrenagens distintas — Apesar da importância e da universalidade, os genes que controlam os relógios circadianos nos organismos distintos não têm muito em comum, explica Reddy. Os genes da Arabidopsis thaliana (espécie de planta como a da mostarda), por exemplo, são muito diferentes dos que regulam o organismo de moscas-da-fruta e dos mamíferos. Isso indica que os relógios não evoluíram de um ancestral em comum. “Parece que inventamos a roda cinco vezes”, diz Reddy.
Tudo começou há 2,5 bilhões de anos — Reddy acredita que a peroxirredoxina é uma forte candidata a ser a avó de todos os relógios biológicos. Ele e sua equipe defendem a hipótese de que esse sistema surgiu há cerca de 2,5 bilhões de anos em resposta ao surgimento da fotossíntese nas bactérias, fenômeno que levou a uma gradual acumulação de oxigênio na atmosfera terrestre.

Saiba mais

RELÓGIO BIOLÓGICO OU CIRCADIANO
O relógio circadiano, responsável da regulação de um grande número de processos biológicos como o apetite, o sono e a vigília, está presente em todas as células, menos nas cancerígenas.
PEROXIRREDOXINA
É a enzima responsável por absorver os subprodutos tóxicos gerados no processo respiratório, como peróxido de hidrogênio H₂O₂, popularmente conhecido como água oxigenada. Os estudos conduzidos pela equipe de Reddy descobriu que essa substância está presente em todos os organismos.

(Com Agência EFE)