Apenas porque as supermodelos do mundo da moda não representam o Homo sapiens médio, alguns ‘organismos-modelo’ não representam os seus parentes mais próximos ou mesmo a sua própria espécie. Além disso, alguns destes organismos de supermodelos nunca viveram na natureza. A cultura de milho é um desses exemplos, e a conversão do teosinte da erva selvagem em milho há cerca de 7-10.000 anos é talvez o primeiro exemplo de inovação biotecnológica pelo homem. A domesticação da levedura S. cerevisiae para a fabricação de cerveja e panificação aconteceu por volta do mesmo período. Ratos domésticos e o nematódeo, C. elegans, também compartilham uma longa história evolutiva com os humanos, tornando-se comensal humano quando nossas casas e pomares se tornaram seus habitats, mas eles não devem sua existência aos humanos. A relação de outros organismos modelo com os humanos é mais recente. Por exemplo, os humanos distribuem o organismo modelo marinho Ciona intestinalis – um organismo que é de crescente interesse para os biólogos evolutivos, pois ocupa um ponto chave na evolução das cordas – que circundam os oceanos do mundo através de navios.

Em muitos casos, os organismos modelo diferem dos seus parentes não-modelos mais próximos por possuírem características particulares que facilitaram a sua domesticação e adaptação ao ambiente laboratorial, e ao longo do tempo este processo acentuou as diferenças entre os organismos modelo e os seus parentes selvagens. No entanto, alguns organismos modelo, como o C. intestinalis, não foram (até agora) adaptados para reproduzir em laboratório. Embora isto levante certos desafios (dados gerados a partir de espécimes coletados localmente, por exemplo, podem diferir significativamente daqueles armazenados em bancos de dados comunitários), também oferece oportunidades para estudar importantes processos evolutivos, como adaptação e variação.

Figura 1

Os cientistas sabem muito sobre organismos modelo tão diversos como a Arabidopsis thaliana e o zebrafish, mas ainda há muito a aprender sobre sua vida e biologia na natureza, incluindo a forma como os seus comportamentos são moldados pelo habitat, as suas relações predador-presa, a sua capacidade de adaptação a diferentes condições ambientais, e a base genética para esta adaptabilidade.

ILLUSTRATION: www.claudiastocker.com.

https://doi.org/10.7554/eLife.06956.002

Como estes artigos destacam, muitos organismos modelo têm um estilo de vida boom-and-bust: C. elegans e D. melanogaster, por exemplo, ambos colonizam fontes de alimentos em decomposição na natureza, reproduzindo-se rapidamente quando a comida está disponível. Como resultado, eles têm ciclos de vida rápidos enquanto a comida é abundante, tornando o tempo de geração curto, o que é um atributo ideal para estudar características hereditárias e para gerar populações experimentais. Na natureza, A. thaliana tem grande sucesso em reproduzir-se rapidamente em habitats pobres, quando as condições ambientais são boas. Seu curto tempo de geração resultante, combinado com sua capacidade de auto fertilização e seu pequeno genoma condensado, fazem dela uma planta ideal para fins de pesquisa.

Mas a seleção desses traços altamente favorecidos e de ciclo rápido tem conseqüências. Isso significa que alguns de nossos modelos favoritos tendem a ser “artistas ecológicos de fuga” que evitam enfrentar as pressões de seleção impostas pelos predadores, pelo meio ambiente e pelos concorrentes – pressões que as espécies de vida mais longa e de crescimento mais lento devem enfrentar através da adaptação. Infelizmente, a capacidade de alguns organismos modelos de escapar às pressões de seleção tem limitado severamente os traços que podem ser estudados nestes sistemas, o que significa que os ecologistas e biólogos evolutivos muitas vezes não são capazes de estudar os traços nos quais estão mais interessados. A Arabidopsis, por exemplo, tem um sistema radicular maravilhosamente simples, ideal para processos de desenvolvimento de imagens, mas falta-lhe a complexidade estrutural que provavelmente será importante para plantas com estilos de vida não-ruderais. Além disso, a Arabidopsis não tem nenhuma associação com fungos micorrízicos, uma associação simbiótica de grande importância para a maioria das plantas terrestres, e de importância agrícola significativa também. E como um auto fertilizante de sucesso, suas flores também são de pouco interesse para os polinizadores e, conseqüentemente, para os biólogos que as investigam.

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