A maioria de nós aprendeu na escola que existem três tipos de mamíferos vivos – eutérios, marsupiais e monotremes – e que as diferenças mais óbvias entre eles são a forma como se reproduzem. Os mamíferos euterianos ou “placentários”, como os humanos, constituem a grande maioria da diversidade mamífera de hoje. Todos os euterianos têm uma placenta corioalantoica, um órgão notável que se forma após a concepção no local onde o embrião entra em contacto com o revestimento do útero da mãe (Langer, 2008).
Marsupiais e monotremes lidam com a gravidez de forma diferente (Abbot e Rokas, 2017; Renfree, 2010). As monotremas de postura de ovos, como o ornitorrinco de bico de pato, têm pequenos ‘puggles’ que eclodem de conchas de couro. Marsupiais – os cangurus, coalas, bandicoots, gambás e assim por diante – têm nascidos vivos, mas as suas gravidezes são breves e os seus pequeninos joeys são imaturos em termos de desenvolvimento, e parecem ter pouca necessidade de uma placenta. Após o nascimento, os joeys continuam a se desenvolver fora do corpo da mãe, muitas vezes dentro de dobras e bolsas no abdômen da mãe.
Em marsupiais, o leite fornecido pela mãe após o nascimento é central para o desenvolvimento da prole e, ao contrário dos mamíferos euterianos, a composição deste leite muda drasticamente à medida que os joeys jovens crescem. Em essência, as glândulas mamárias dos marsupiais desempenham muitas das funções da placenta euteriana (Renfree, 2010; Sharp et al., 2017; Figura 1). E para melhorar ainda mais o que você pode ter aprendido na aula de biologia, os marsupiais afinal têm uma placenta, mas ela se desenvolve tarde na gravidez e a partir de diferentes tecidos em comparação com os euterianos. Assim, a diferença entre mamíferos euterianos e marsupiais não é a presença ou ausência de placenta, mas sim a relativa ênfase colocada na placenta e na lactação para nutrir a descendência através do desenvolvimento.
As diferentes estratégias reprodutivas dos mamíferos euterianos e marsupiais.
Nos euterianos, a energia investida pela mãe na criação dos filhotes antes do nascimento (via placentação) e depois do nascimento (via lactação) é aproximadamente igual. Nos marsupiais a gestação é breve, a placenta forma-se tarde na gravidez e a lactação é prolongada. Guernsey et al. mostram que as características genéticas que regulam o desenvolvimento através da placenta em eutérios são partilhadas com a placenta marsupial de curta duração (setas vermelhas). Mostram também que alguns dos genes subjacentes às funções placentárias em eutérios são expressos durante a lactação em marsupiais (setas azuis), incluindo vários componentes conservados da própria lactação (seta preta; Lefèvre et al., 2010). Nota: as escalas de tempo não são absolutas.
Now, in eLife, Julie Baker da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford, Marilyn Renfree da Universidade de Melbourne e colegas de trabalho – incluindo Michael Guernsey de Stanford como primeiro autor, Edward Chuong da Universidade de Utah e Guillaume Cornelis (Stanford) – relatam novos detalhes dos mecanismos moleculares subjacentes à colocação e lactação em eutérios e marsupiais (Guernsey et al., 2017). Os resultados foram obtidos usando uma versão modificada de uma técnica chamada RNA-seq para medir como o transcriptoma (o conjunto completo de transcrições de RNA em uma célula ou conjunto de células) variou entre diferentes tipos de células durante o desenvolvimento (Rokas e Abbot, 2009).
Guernsey et al. compararam mudanças na expressão gênica em dois tipos de células na placenta de um wallaby tammar, um pequeno marsupial australiano, durante o desenvolvimento. Eles descobriram que a expressão gênica diferiu entre os dois tecidos e, além disso, que ela mudou dinamicamente ao longo do tempo, semelhante ao que acontece nos eutérios. Além disso, entre as transcrições encontraram muitas que tinham funções críticas nas placentas euterianas, incluindo membros das vias de sinalização Ig7 e GCM1, um fator de transcrição importante na formação e desenvolvimento da placenta. E não foram simplesmente os genes que foram conservados, os padrões de expressão dos genes na placenta wallaby assemelhavam-se aos observados na placenta do rato nos estágios iniciais da gravidez. Isto é exatamente o que esperaríamos ver se a placenta desempenha funções de desenvolvimento precoce no wallaby, com funções posteriores sendo fornecidas no pós-natal. Isto sugere que uma diferença essencial entre marsupiais e eutérios não está nas funções iniciais da placenta, mas sim em como as funções placentárias foram compartimentadas ao longo da evolução da gravidez euteriana.
Finalmente, Guernsey et al. caracterizaram os padrões de expressão gênica nas glândulas mamárias do tammar e de vários mamíferos. Tanto o mouse quanto o wallaby compartilharam padrões similares de expressão gênica, ressaltando o tema da compartimentação funcional e conservação em ambos os grupos. Mas o mais notável, eles identificaram um número de genes expressos nas glândulas mamárias do tammar que são conhecidos por serem funcionalmente importantes na placenta dos eutérios (Figura 1). Estes genes incluíam genes envolvidos no transporte de nutrientes e vários conhecidos por serem necessários para a placenta euteriana (incluindo o GCM1). Esta conservação da expressão gênica argumenta que nos marsupiais a placenta gerencia o desenvolvimento fetal precoce e a lactação gerencia o desenvolvimento fetal tardio, usando alguns dos mesmos genes e vias moleculares da placenta euteriana.
Aqueles que estudam marsupiais há muito argumentam que precisamos corrigir nossos livros didáticos para reconhecer as placentas marsupiais e sua lactação distintamente complexa (Renfree, 1983). Guernsey et al. reforçam o caso demonstrando que tanto os eutérios quanto os marsupiais expressam um conjunto de ferramentas conservadas de genes que podem estar localizados em diferentes tecidos e órgãos, mas que servem para propósitos comuns no desenvolvimento fetal. Essa surpreendente conservação ressalta a importância de identificar os genes subjacentes às mudanças funcionais durante a evolução (Rausher e Delph, 2015).
Olhando para o futuro, vale a pena observar que os marsupiais variam tremendamente nos traços reprodutivos (Tyndale-Briscoe, 2005), e que a caracterização de mais espécies da mesma forma que Guernsey et al. fizeram para o wallaby tammar irá proporcionar uma compreensão mais rica da evolução e diversidade da própria gravidez marsupial. No entanto, é necessário mais trabalho para desenvolver métodos estatísticos apropriados para quantificar a conservação dos perfis transcriptométricos entre as espécies. E olhando para além dos mamíferos, formas de placentação são encontradas em tudo, desde lagartos, a cavalos marinhos, a insectos, e estudos preliminares indicam que muitos dos genes ou traços envolvidos são partilhados (Ostrovsky et al., 2016; Whittington et al., 2015). Será fascinante aprender quão profundamente podemos rastrear as origens do kit de ferramentas da gravidez.