Uma equipa de investigação liderada por Tappei Mishina do RIKEN Biosystems Dynamics Research Center (BDR) descobriu que o parasita utiliza genes roubados para manipular o seu hospedeiro e que esses genes são provavelmente adquiridos através de um fenómeno denominado transferência horizontal de genes. Essas descobertas foram publicadas recentemente na revista Current Biology.
Muitos parasitas manipulam o comportamento de seus hospedeiros para garantir sua sobrevivência e capacidade de reprodução. Ironworms fornecem um dos exemplos mais complexos desse controle comportamental. Os vermes nascem na água e usam insetos aquáticos, como as efêmeras, para pegar carona até a terra firme, onde esperam para serem comidos por insetos terrestres, como grilos ou louva-a-deus.
Assim que a minhoca atinge esses hospedeiros, ela começa a crescer e a manipular o comportamento do hospedeiro. Os vermes maduros acabarão por enganar seu hospedeiro para que ele pule na água, muitas vezes resultando na morte do hospedeiro, para que ele possa completar sua missão de vida e se reproduzir.
Pesquisas anteriores mostraram que os vermes de ferro sequestram as vias biológicas de seus hospedeiros e aumentam o movimento em direção à luz, fazendo com que o hospedeiro se aproxime de corpos d'água. Os cientistas acreditam que isto é conseguido através da imitação de moléculas no sistema nervoso central do hospedeiro, mas exactamente como estes parasitas desenvolveram este mimetismo molecular tem sido um mistério.
Para responder a esta questão, os investigadores analisaram a expressão genética de todo o corpo na lagarta cordada antes, durante e depois da manipulação do seu hospedeiro louva-a-deus. Eles descobriram que quando o hospedeiro foi manipulado, a expressão de mais de 3.000 genes da minhoca aumentou, enquanto a expressão de 1.500 genes diminuiu. Por outro lado, a expressão genética nos cérebros dos louva-a-deus não apresentou alterações e era, de facto, indistinguível da expressão genética em louva-a-deus não infectados. Estes resultados sugerem que a minhoca produz suas próprias proteínas para manipular o sistema nervoso do hospedeiro.
Em seguida, os pesquisadores pesquisaram um banco de dados de proteínas para explorar as origens dos genes usados pelos vermes de ferro para manipular os louva-a-deus. “Surpreendentemente, muitos dos genes do verme que podem ser importantes na manipulação dos seus hospedeiros são muito semelhantes aos genes do louva-a-deus, sugerindo que foram adquiridos através de transferência horizontal de genes”, disse Misina. “A transferência horizontal de genes é um processo biológico no qual os genes são transferidos de um organismo para outro, mas não por meio da reprodução. Pode ter um grande impacto na evolução biológica, permitindo que os organismos adquiram rapidamente novos genes ou funções que os ajudem a se adaptar a novos ambientes ou estilos de vida.
Análises posteriores apoiaram a ideia de que o mimetismo molecular na minhoca cordada é provavelmente o resultado da transferência horizontal de genes do louva-a-deus. Em particular, o estudo encontrou mais de 1.400 genes de vermes que correspondiam aos encontrados em louva-a-deus, mas estavam ausentes ou significativamente diferentes das espécies de vermes que não usam hospedeiros de louva-a-deus. Os autores concluíram que o grande número de genes de mimetismo que encontraram foi provavelmente o resultado de múltiplos eventos horizontais de transferência de genes de diferentes espécies de louva-a-deus durante a evolução da minhoca. Estes genes, particularmente aqueles relacionados com a neurorregulação, a atração pela luz e os ritmos circadianos, parecem desempenhar um papel na manipulação do hospedeiro.
A transferência horizontal de genes é uma das principais formas pelas quais as bactérias desenvolvem resistência aos antibióticos. Misina acredita que à medida que descobrirmos mais exemplos de transferência horizontal de genes entre organismos multicelulares, teremos uma compreensão mais profunda deste fenômeno e de todo o processo evolutivo: “Os muitos casos de transferência horizontal de genes que encontramos em vermes de ferro podem servir como um bom modelo de pesquisa.