Como o material genético de uma célula pode conter toda a informação que dará origem às células de um organismo inteiro?

Todo potencial de desenvolvimento embrionário de um animal está contido em um ovo fertilizado. Quando o espermatozóide se une a um óvulo, ocorre a reunião do material hereditário (genes) paterno e materno, com todas as instruções detalhadas para o desenvolvimento de um novo ser, isto é, uma poupança herdada de cerca de 100 mil genes com um imenso repertório de funções para construir as células e todo um organismo. Esses genes são os verdadeiros segredos do talento artístico da célula: uma vez ativados, eles produzem mensagens específicas para a síntese de proteínas capazes de construir novas células e de modificá-las de infinitas maneiras.

O que inicia o processo de diferenciação das células?

Eventos importantes ocorrem durante o desenvolvimento de um animal, mesmo antes de o ovo ser fertilizado.

Ou seja, substâncias nutritivas e determinantes são transportadas para o ovo a partir de células maternas vizinhas, fornecendo alimento para o futuro embrião e organizando o ovo para seu subseqüente desenvolvimento.

Em algumas espécies, esses produtos gênicos maternos traçam o perfil do plano corporal básico do embrião, distinguindo a região anterior da posterior e a dorsal da ventral.

Conforme as divisões celulares progridem e mais e mais células compõem o embrião, elas começam a conversar quimicamente entre si, especificando as informações mais complexas sobre a forma, função e posição. Uma célula destinada a formar a mão, por exemplo, deve enviar a mensagem química para a célula vizinha originar um grupo de células descendentes e ativar os genes para formar um braço.

O ovo recém-fertilizado (zigoto) é totipotente: ele dá origem a todos os tipos celulares do adulto. Em que ponto do desenvolvimento embrionário as células começaram a ficar irreversivelmente restritas em seus potenciais de desenvolvimento?

Existem casos de nascimentos múltiplos em que irmãos idênticos são derivados de um único ovo fertilizado por um só espermatozóide. Portanto, podemos concluir que a informação genética foi fielmente reproduzida durante pelo menos três divisões celulares após a fertilização (duas divisões produzem quatro células e quíntuplos idênticos já foram registrados). Muitos organismos diferenciados podem regenerar novos órgãos e tecidos. Por exemplo, uma lagartixa pode regenerar

a cauda, e um corpo humano pode regenerar um fígado lesado. Até recentemente pensava-se que isso só era possível em determinados tecidos. Embora a regeneração de um organismo completo a partir de uma única célula somática (já diferenciada) não tenha sido observada entre os animais na natureza, em laboratório isso já se tornou uma realidade com o nascimento da ovelha Dolly, a partir de um núcleo de uma célula mamária introduzido em um ovo anucleado. Esse experimento mostra, de certo modo, que qualquer núcleo do organismo tem no seu material genético todas as informações necessárias para o desenvolvimento completo de um organismo, e que isso ocorrerá desde que esse material esteja rodeado dos determinantes adequados para ativar os genes do desenvolvimento.

Não se sabe, ainda, como os genes e proteínas do final da cascata realmente constroem, por exemplo, os axônios no final das células nervosas, ou as densas redes de fibras que compõem o cristalino nos olhos. De fato, esses genes efetores (em oposição aos reguladores) são na maior parte desconhecidos. Conhecê-los será um desafio para o próximo milênio.

[CH 157 – janeiro/fevereiro/2000]

Lyria Mori

INSTITUTO DE BIOLOGIA,

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO