Evolução
Anticongelante no sangue: peixes antárticos e bacalhaus do norte chegaram à mesma proteína por genes distintos
Publicado em 13/10/2026 · Última alteração em 13/10/2026
Peixes antárticos (notothenioides) e bacalhaus do Ártico e do norte (gadídeos) produzem glicoproteínas anticongelantes quase idênticas, mas as sequências de DNA indicam que cada grupo as criou por conta própria. Nos antárticos, o gene veio de um gene de tripsinogênio, enzima do pâncreas; nos bacalhaus, de DNA que não codificava proteína. É convergência molecular, sob a pressão do mar gelado.
Glicoproteínas anticongelantes (AFGPs, do inglês antifreeze glycoproteins) são proteínas com açúcares presos a elas, que se ligam a cristais de gelo no corpo do peixe e impedem que cresçam. Em ambos os grupos, são feitas como uma família de moléculas de tamanhos diferentes, todas formadas por repetições de um tripeptídeo (treonina-alanina-alanina, com um dissacarídeo na treonina). Os notothenioides (Notothenioidei) são peixes do oceano Austral; os gadídeos (Gadidae) são os bacalhaus do hemisfério norte. Convergência é quando linhagens separadas chegam a um traço parecido de modo independente; aqui, a semelhança está na proteína, e a diferença, no gene que a escreve.
Mesma proteína, genes escritos de outro jeito
O tripeptídeo repetido é o mesmo nos dois grupos, mas o DNA que o codifica não: as repetições parecem ter nascido de duas sequências curtas distintas, com arranjos diferentes dos três códons do mesmo tripeptídeo.
Como sabemos que foram duas origens
A proteína dos dois grupos é quase igual, então o teste decisivo foi comparar os genes. Chen, DeVries e Cheng (1997) examinaram três pontos: o gene de partida, a organização de íntrons e espaçadores e as sequências que codificam o tripeptídeo. Em todos, os grupos diferem. Evidências morfológicas, paleontológicas e paleoclimáticas apoiam a conclusão. O limite é que se compara DNA de espécies atuais para reconstruir um passado que ninguém viu.
Antártida: um gene velho reaproveitado
Nos notothenioides, o ponto de partida foi um gene de tripsinogênio, de uma enzima do pâncreas. Suas extremidades forneceram o sinal de secreção e a região final; um trecho de 9 nucleotídeos que codifica treonina-alanina-alanina foi multiplicado para criar a parte repetitiva, o corpo da proteína anticongelante. A pequena divergência entre os dois genes (4 a 7%) sugere que isso ocorreu entre 5 e 14 milhões de anos atrás, uma estimativa de 1997.
Bacalhaus do norte: um gene criado do zero
Nos gadídeos não há gene parecido em lugar nenhum, e o trabalho de 2019 mostrou por quê: o gene saiu de DNA não codificante. Um elemento de 9 nucleotídeos, duplicado em fila, formou a parte repetitiva; uma mutação de 1 nucleotídeo ligou-a a um sinal de secreção que estava ali por acaso; e um promotor completou o gene. O último passo é uma hipótese (os autores dizem "putative"). Mesmo assim, a origem a partir de DNA não gênico foi comprovada por experimentos.
A pressão do frio
O sangue de um peixe marinho congela em torno de −0,7 a −1,0 °C, e a água do mar, a −1,9 °C. Com gelo por perto, o peixe sem proteção corre risco de congelar por dentro. As AFGPs reconhecem os cristais de gelo que entram no corpo, ligam-se a eles e inibem seu crescimento. O mar polar esfriou em épocas diferentes (cerca de 15 milhões de anos atrás no Sul e cerca de 3 milhões no Norte), e a seleção natural atuou, em cada grupo, sobre o material genético que ele já tinha. Para o que acontece com a água líquida abaixo de zero, veja o artigo ligado.
Como sabemos
As duas origens independentes são conclusão de 1997 reforçada em 2019 com a origem não codificante dos bacalhaus; só as datas e o passo do promotor são menos firmes.
- Fato estabelecido: Os notothenioides antárticos e vários bacalhaus do norte são grupos distantes na árvore de parentesco (de ordens e superordens diferentes), mas produzem glicoproteínas anticongelantes quase idênticas. [1] Resumo
Contexto: Comparação de peixes do oceano Austral com bacalhaus do hemisfério norte, incluindo o bacalhau-do-Ártico. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada - Evidência forte: A análise das sequências e da estrutura dos genes fornece evidência forte de que as AFGPs dos dois grupos evoluíram de forma independente, e portanto por evolução convergente; evidências morfológicas, paleontológicas e paleoclimáticas apoiam essa conclusão. [1] Resumo
Contexto: Conclusão de Chen, DeVries e Cheng (1997), mantida na literatura posterior (ver a14). · Limitações: É uma inferência feita a partir de genes de espécies atuais, não uma observação direta da origem. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada - Fato estabelecido: Os genes das AFGPs dos notothenioides se originaram de um tripsinogênio pancreático, mas os do bacalhau-do-Ártico não têm identidade de sequência com o gene do tripsinogênio, que portanto não é o progenitor deles. [1] Resumo
Contexto: Tripsinogênio é a forma inativa de uma enzima digestiva produzida no pâncreas. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada - Fato estabelecido: Os genes de AFGP dos dois peixes têm organização de íntrons e éxons diferente e sequências espaçadoras diferentes entre as moléculas, o que é compatível com origens genômicas separadas. [1] Resumo
Contexto: Ambos os grupos fazem uma poliproteína, um precursor longo com várias AFGPs em fila, depois cortado em moléculas separadas por espaçadores curtos. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada - Evidência forte: As sequências que codificam o tripeptídeo repetido são muito diferentes entre os dois grupos: parecem ter surgido da duplicação de duas sequências ancestrais curtas distintas, com permutações diferentes dos três códons do mesmo tripeptídeo. [1] Resumo
Contexto: Códon é o trio de letras do DNA que especifica um aminoácido. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada - Evidência forte: No gene antártico, o precursor foi um gene de tripsinogênio: suas extremidades forneceram o sinal de secreção e a região final não traduzida, e um trecho de 9 nucleotídeos que codifica treonina-alanina-alanina foi amplificado de novo para formar a parte repetitiva. [2] Resumo
Contexto: Notothenioides antárticos. Sinal de secreção é o trecho que manda a proteína para fora da célula, para o sangue. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada - Estimativa: A pequena divergência (4 a 7%) entre os genes de AFGP e de tripsinogênio dos notothenioides indica uma conversão recente, entre cerca de 5 e 14 milhões de anos atrás, compatível com o congelamento do oceano Austral (10 a 14 milhões de anos atrás). [2] Resumo
Contexto: Estimativa de 1997 para os notothenioides. · Limitações: Estimativa de 1997; a faixa de datas do congelamento do oceano Austral varia entre fontes (ver a13). · Datação por divergência de sequências (relógio molecular), com faixa ampla de 5 a 14 milhões de anos. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada - Evidência forte: O gene de AFGP dos bacalhaus do norte não tem homólogos significativos em bancos de genes e, em 2019, foi demonstrado que todos os seus componentes vieram de DNA que não era gene, ou seja, de DNA não codificante. [3] Introdução
Contexto: Gadídeos (Gadidae), os bacalhaus do norte, estudados em sete espécies com e sem AFGP. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada - Evidência forte: Nos bacalhaus, um elemento de 9 nucleotídeos no DNA não codificante forneceu os códons de uma unidade treonina-alanina-alanina, da qual a parte repetitiva surgiu por duplicações em fila; uma mutação de mudança de quadro de 1 nucleotídeo juntou essa parte ao sinal de secreção, formando um só quadro de leitura. [3] Resumo
Contexto: Quadro de leitura (ORF) é o trecho de DNA lido em trincas até produzir uma proteína inteira. · Limitações: A reconstrução usa genes de espécies atuais com e sem AFGP; os passos são inferidos pela comparação. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada - Hipótese: O gene só passou a funcionar quando uma provável translocação lhe deu um promotor, o trecho que liga a leitura do gene; essa etapa é proposta como hipótese. [3] Resumo
Contexto: Bacalhaus do norte (Gadidae). · Limitações: Passo inferido, não observado diretamente. · Os autores usam "putative" (provável) para o evento de translocação. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada - Estimativa: O gene de AFGP dos gadídeos teria surgido há pouco tempo em termos evolutivos, em resposta à glaciação cíclica do hemisfério norte, que começou no fim do Plioceno, cerca de 3 milhões de anos atrás. [3] Introdução
Contexto: Hemisfério norte. · Os autores escrevem "presumably" (presumivelmente). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada - Fato estabelecido: Peixes marinhos têm ponto de congelamento do sangue entre −0,7 e −1,0 °C, acima do da água do mar (−1,9 °C); em água mais fria que isso e com gelo presente, o gelo ambiental pode congelar seus fluidos. As AFGPs reconhecem cristais de gelo que entram no corpo, ligam-se a eles e inibem seu crescimento. [4] Introdução
Contexto: Teleósteos são os peixes ósseos modernos. Valores típicos citados na revisão; conversão para português é só de formato. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada - Estimativa: A glaciação oceânica que teria forçado a evolução dos anticongelantes é recente em termos geológicos: cerca de meados do Mioceno (cerca de 15 milhões de anos atrás) no oceano Austral e fim do Plioceno (cerca de 3 milhões de anos atrás) nos mares árticos. [4] Introdução
Contexto: Oceano Austral e mares do Ártico. · Limitações: Datas aproximadas, com pequenas divergências entre fontes. · A idade do congelamento do oceano Austral varia entre estudos: 10 a 14 milhões de anos em Chen et al. (1997) e cerca de 15 milhões de anos em Zhuang e Cheng (2021). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada - Consenso científico: As AFGPs evoluíram de forma independente em duas linhagens de peixes sem parentesco próximo, nos polos opostos, os notothenioides antárticos e os bacalhaus do Ártico e do norte, um exemplo de convergência de sequência de proteína; outros tipos de anticongelante (AFP I, II e III) também surgiram de modo independente em outras linhagens. [3] Introdução
Contexto: Afirmação de revisão no artigo de 2019, que cita a conclusão de 1997 como base. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada - Fato estabelecido: A atividade anticongelante do soro é medida pela histerese térmica: a diferença entre o ponto de fusão de equilíbrio e a temperatura em que o gelo volta a crescer em surtos; em gadídeos do Alto Ártico, ela pode passar de 1 °C. [4] Métodos
Contexto: Medida com osmômetro de ponto de congelamento de nanolitro e observação direta de um único cristal de gelo. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
Fontes
- Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — Convergent evolution of antifreeze glycoproteins in Antarctic notothenioid fish and Arctic cod
Chen, L.; DeVries, A. L.; Cheng, C.-H. C. · 1997 · Artigo científico original · lido só o resumo · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1073/pnas.94.8.3817 - Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — Evolution of antifreeze glycoprotein gene from a trypsinogen gene in Antarctic notothenioid fish
Chen, L.; DeVries, A. L.; Cheng, C.-H. C. · 1997 · Artigo científico original · lido só o resumo · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1073/pnas.94.8.3811 - Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — Molecular mechanism and history of non-sense to sense evolution of antifreeze glycoprotein gene in northern gadids
Zhuang, X.; Yang, C.; Murphy, K. R.; Cheng, C.-H. C. · 2019 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1073/pnas.1817138116 - Genes (MDPI) — Propagation of a De Novo Gene under Natural Selection: Antifreeze Glycoprotein Genes and Their Evolutionary History in Codfishes
Zhuang, X.; Cheng, C.-H. C. et al. · 2021 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.3390/genes12111777
Histórico de alterações
- Versão 1 · 13/10/2026 — Primeira versão (produção 1.000, lote 13; conferência de trechos automatizada)