Selection on different genes with equivalent functions: the convergence story told by Hox genes along the evolution of aquatic mammalian lineages

Resumo

A evolução convergente tem sido um tópico desafiador por décadas, sendo os cetáceos, pinípedes e sirênios exemplos clássicos de três origens independentes que resultaram em fenótipos equivalentes. Essas linhagens de mamíferos adquiriram características anatômicas que se relacionam a uma vida aquática, e diferem muito de seus parentes terrestres. Ainda não se sabe se suas histórias evolutivas moleculares também envolvem mecanismos genéticos similares por trás de tamanha convergência molecular. Para testar a existência de sinais moleculares convergentes, estudamos a evolução molecular dos genes Hox nessas três linhagens de mamíferos aquáticas, comparando seus padrões com outros mamíferos terrestres. Os genes Hox codificam fatores de transcrição que possuem um papel importante em especificar a identidade regional de quase todos os animais bilaterais, e são reconhecidos como agentes para a diversificação de planos corporais. Nós detectamos alguns sinais de seleção positiva nos genes Hox nas três linhagens de mamíferos aquáticos e verificamos que a seleção purificadora prevalece nessas sequências, como esperado para genes pleiotrópicos. Os genes encontrados sob seleção positiva diferem entre as linhagens, mas identificamos uma sobreposição substancial em suas funções no desenvolvimento. Tais padrões existem principalmente por causa da história de duplicação dos genes Hox, que provavelmente proveu diferentes rotas evolutivas possíveis na aquisição da mesma solução fenotípica. Portanto, nossos resultados indicam que a convergência ocorreu em um nível funcional nos genes Hox nas três origens independentes de mamíferos aquáticos. Essa conclusão reforça a ideia de que diferentes mudanças em diferentes genes do desenvolvimento podem levar a fenótipos similares, provavelmente devido à redundância prevista pela participação de genes Hox parálogos em diversas funções do desenvolvimento. (AU)