Biologia Evolutiva da Hemoglobina |
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Autor: Paulo Cesar Naoum |
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hemoglobina tem sido considerada como a segunda substância
mais importante do mundo; a primeira é a clorofila. É
a proteína mais estudada e conhecida sob o ponto de vista
fisiológico, genético e bioquímico.
Estudos sobre a evolução das espécies
indicam que a molécula precursora da hemoglobina data de
aproximadamente 800 milhões de anos, quando surgiram as plantas
leguminosas; o precursor da hemoglobina nessas plantas foi denominado
por leghemoglobina e deveria ter quatro genes para a sua síntese
(etapa 1 da figura 3.1). Por volta de 700 milhões de anos
surgiram os peixes primitivos com seus eritrócitos nucleados
e admite-se que houve a redução para três genes
codificadores de hemoglobina em um mesmo cromossomo (etapa 2 da
figura 3.1). A evolução que ocorreu há 600
milhões de anos entre os peixes fez com que houvesse a duplicação
de cromossomos (etapa 3 da figura 3.1). Acredita-se que essa duplicação
se manteve por muito tempo, pois há 500 milhões de
anos duas cópias se diferenciaram por mutações
adaptativas para agrupar três genes para globinas alfa num
dos cromossomos e três genes para globinas beta no outro cromossomo
(etapa 4 da figura 3.1). Outros milhões de anos seguintes
fizeram com que o processo evolutivo duplicasse os cromossomos que
agrupavam os genes para globinas alfa e para globinas beta (etapa
5 da figura 3.1). É provavelmente nessa fase (100 milhões
de anos) que surgem as primeiras espécies do gênero
de mamíferos.
Essas espécies têm evolução
embrionária e fetal bem definidas, com necessidades fisiológicas
próprias e desenvolvimento intra-uterino. Assim, por volta
de 100 milhões de anos os genes codificadores de globinas
alfa e beta se diferenciaram individualmente para se processarem
durante as fases de desenvolvimento de um ser mais complexo (etapa
6 da figura 3.1). Por fim, é muito provável que há
70 milhões de anos quando surgiram os primeiros primatas,
identificados pelo Ancestral Hominídeo Comum, os genes para
a síntese de globina alfa e beta já estavam bem definidos
(etapa 7 da figura 3.1). |

Figura 3.1 – Proposta da evolução dos
genes de globinas durante 800 milhões de anos.
m.a.: milhões de anos; PN: pós-nascimento. Pseudogenes:
são genes que tem seqüência de DNA, porém
estão inativos por processo de mutação ou deleção.
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A essa altura da presente exposição
é possível abrir várias frentes de raciocínio
para abordar a evolução biológica da hemoglobina.
Optaremos por apenas duas: a transformação evolutiva
dos eritrócitos e o desenvolvimento da espécie humana.
A transformação evolutiva dos eritrócitos
tem seu início há 700 milhões de anos com os
peixes primitivos e, posteriormente, com o aparecimento dos anfíbios,
répteis e aves. Todas essas espécies apresentam eritrócitos
nucleados, com pouco espaço para as milhões de moléculas
de hemoglobinas. Com o surgimento dos mamíferos e da sua
complexidade orgânica e ontogênica, o núcleo
dos eritrócitos foi eliminado numa determinada fase do desenvolvimento
da gênese eritrocitária (figura 3.2). A perda do núcleo
deu mais espaço ao eritrócito, permitindo ser preenchido
com 280 milhões de moléculas de hemoglobinas, em média,
e adaptar-se a várias formas durante a circulação,
por exemplo: bicôncava (figura 3.3a) ou em projétil
(figura 3.3b), entre outras formas. Esses fenômenos de mudanças
de formas são encontrados exclusivamente no sangue de mamíferos,
cujo processo facilita a liberação e oxigênio
e a captação de CO2. |

Figura: 3.2 – Perda do núcleo do eritroblasto
no sistema retículo
endotelial da medula óssea. |
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Figura 3.3 – a) Eritrócitos bicôncavos;
b) Eritrócitos em projétil ao sair por arteríola
eferente do coração. |
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Por outro lado a relação entre o
desenvolvimento da espécie humana e a hemoglobina pressupõe
situações adaptativas – a elevação
da concentração de hemoglobinas em populações
que vivem em regiões altas (acima de 3 mil metros) e a provável
causa da mutação da hemoglobina que deu origem a Hb
S em suposta versão seletiva contra os efeitos da infecção
pelo Plasmodium falciparum. A figura 3.4 resume
a genealogia humana a partir de 70 milhões de anos. Por meio
desse esquema é possível admitir que a espécie
humana teve origem há 4 milhões de anos com o Australopitecus
africanus. Até um milhão de anos esses
ancestrais viveram na África. O Homo heidelbengensis
saiu da África e seus fósseis foram encontrados na
Ásia e Europa. É a partir do Homo sapiens
neanderthalis e Homo sapiens sapiens
que se suspeita que surgiram os mutantes dos genes de globinas alfa
e beta, quer seja na estrutura seqüencial das bases nitrogenadas
do gene da globina beta e que deu origem à Hb S, Hb C, Hb
D, etc, ou na região controladora dos genes das globinas
alfa ou beta e que deram origem as talassemias alfa e beta, respectivamente.
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Figura 3.4 – Resumo da árvore genealógica
humana. |
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