Os peritos de Cornell na biologia e na bioinformática computacionais fizeram as contribuições chaves para a análise do genoma do macaque do rhesus, melhor - sabido como o reso.
Os pesquisadores de Cornell eram parte de um consórcio de uns 200 cientistas em todo o mundo cujo o trabalho é relatado em uma secção especial da introdução do 13 de abril da Ciência do jornal.
O macaque do rhesus (mulatta do Macaca) é physiologically similar aos seres humanos e conseqüentemente amplamente utilizado na investigação médica, particularmente no teste vacinal e porque um modelo para a pesquisa do AIDS. Compreender seu genoma e como difere daquela de seres humanos promete oferecer introspecções novas na evolução dos seres humanos e dos outros primatas e tem implicações importantes para a investigação médica. (veja duas histórias abaixo).
Depois Que o genoma do macaque foi arranjado em seqüência em 2005, os cientistas adicionais, incluindo uma equipe de Cornell, foram recrutados para analisar os resultados. Richard Gibbs da Faculdade de Baylor da Medicina vigiou o projecto inteiro. O trabalho em Cornell foi executado principalmente por grupos de investigação sob Adam Siepel e Carlos Bustamante, professores adjuntos de estatísticas biológicas e da biologia computacional, com assistência de Andrew Clark, professor da biologia molecular e da genética. Para analisar o genoma, que consiste em 2,9 bilhão pares baixos do ADN, os pesquisadores usaram um conjunto computacional dedicado da biologia no Centro da Teoria de Cornell, um super-computador com os 1.234 processadores paralelos.
O grupo de Siepel estudou os genes que foram encontrados para ser comuns aos seres humanos, aos macaques e aos chimpanzés. (O genoma do chimpanzé foi arranjado em seqüência em setembro de 2005.) Identificaram 10.376 genes cuja a função é sabida pelo menos parcialmente, e as diferenças procuradas que mostrariam como a evolução tinha progredido.
“Antes deste papel, análises deste tipo tinha focalizado no ser humano e no chimpanzé, e são que não é como interessante,” Siepel tão próximo dizem. “O macaque dá-nos que a capacidade a detecta mais sensìvel a pressão subtil da selecção natural.”
Comparando os genes que tiveram 25 milhão anos a mudar (em comparação às 6 milhão diferenças do ano entre seres humanos e chimpanzés), os pesquisadores podem aprender algo sobre como e porque aquelas mudanças ocorreram.
Ao longo do tempo, as mudanças menores nos genes ocorrem aleatòria, frequentemente sem mudar os ácidos aminados -- blocos de apartamentos da proteína -- para qual os genes codificam. O grupo de Siepel usou estas mudanças como um indicador de quanto mudança aleatória deve ser esperada sobre 25 milhão anos. Então olharam as mudanças que codificariam para um ácido aminado diferente, que pudesse causar uma mudança na função, e compararam estes com a taxa de mudança aleatória prevista.
“Onde os ácidos aminados mudaram mais do que você esperaria que é natureza possível respondeu a algum efeito ambiental,” Siepel explica. Por exemplo, os pesquisadores encontraram a maioria de evidência para a selecção positiva em uma codificação para a queratina, uma proteína do gene envolvida na formação de eixos do cabelo. Talvez os seres humanos são menos peludos do que os macacos devido a umas alterações climáticas antigas ou a alguma SHIFT nos padrões da selecção do companheiro, os pesquisadores especulam. Outros genes que parecem ter sido seleccionados para ao longo dos anos incluem diversos envolvidos nos sistemas de sinalização do sistema imunitário e da pilha-membrana.
Em média, os pesquisadores dizem, os genes no ser humano e nos genomas do chimpanzé evoluíram mais ràpida do que nos outros primatas, após o ajuste para taxas de mudança aleatórias. E comparações com os genomas da mostra dos roedores e de cães que os genes do primata evoluíram mais ràpida do que aqueles naqueles animais, que racharam fora a árvore evolucionária mesmo mais cedo.
Ninguém encontrou todos os “genes grandes do cérebro,” gracejos de Bustamante. Muitas diferenças fisiológicos podem ser controladas pelas seqüências reguladoras que desligam outros genes sobre e, ele explicam, e o estudo não incluiu aquelas seqüências.
O grupo de Siepel igualmente analisou os genes que são duplicados em diversos lugar diferentes no genoma. Zeraram dentro em uma família dos genes conhecidos como PRAME (antígeno preferencial expressado da melanoma) que são activos nas células cancerosas e parecem ser envolvidos na formação de esperma. Os Seres Humanos têm pelo menos 26 cópias. A Comparação com o genoma do rato sugere que haja um jacto da duplicação deste gene cedo na evolução do primata, e a comparação com o macaque mostra um outro jacto do copi em seres humanos e em chimpanzés, com a grande duplicação nos seres humanos e com evidência para a selecção positiva. Isto sugere, os pesquisadores dizem, que a família de PRAME jogou um papel importante na evolução humana.
O grupo de Bustamante estudou variações dentro do genoma do macaque -- as maneiras em que os indivíduos dentro da espécie diferem de uma outra. Quando arranjar em seqüência completo do genoma do macaque foi feito com o ADN de um único indivíduo, porque os estudos de pesquisadores da variação em Baylor igualmente arranjaram em seqüência a parte dos genomas outros de 16 macaques, oito de China e oito da Índia, e visaram cinco regiões do genoma para uma análise mais profunda, arranjando em seqüência o detalhe daquelas regiões in fine em 47 indivíduos.