Variação: Desenvolvimento e Selecção
Patrícia Beldade
O grupo de investigação usa abordagens e conceitos de diferentes áreas da biologia – evolução, desenvolvimento, ecologia e genética – para estudar os processos que explicam a variação fenotípica.
Diferenças entre indivíduos são uma propriedade universal dos sistemas biológicos, incluindo para características de relevância médica e económica direta. Essas diferenças entre indivíduos constituem também a matéria prima da evolução, que sustenta a origem e diversidade de espécies e das suas caraterísticas.
Compreender os mecanismos que geram e mantêm esta variação é um desafio importante da investigação na área da biologia e também da biomedicina. Em particular, importa perceber que genes e que fatores ambientais contribuem, e de que forma, para a variação entre indivíduos.
O grupo de investigação usa populações naturais e experimentais de diferentes espécies de insetos para dissecar os agentes e processos responsáveis pela produção (durante o desenvolvimento de ovo a adulto) e pela manutenção (durante o processo transgeracional da seleção natural) da variação em diferentes características, desde a aparência ao comportamento.
O trabalho deste grupo de investigação dá especial ênfase a características ditas complexas, que sejam diversificadas do ponto de vista evolutivo e relevantes do ponto de vista ecológico.
Que tipos e de que forma é que variantes genéticos, fatores ambientais e interações entre ambos contribuem para que indivíduos de uma mesma população sejam diferentes?
A resposta a este tipo de pergunta, para além de central ao conhecimento profundo de qualquer processo biológico, é também central para alguns dos grandes desafios atuais, como sejam a “personalização” da medicina (que visa ajustar o acompanhamento médico às caraterísticas particulares de cada paciente) e a mitigação dos efeitos de alterações climáticas (que implica perceber de que forma o ambiente afeta a expressão e evolução fenotípicas).
Projetos de Investigação
Os projetos em curso lidam com três aspetos complementares ligados aos mecanismos subjacentes à variação (entre indivíduos) e à diversidade (entre espécies):
- bases genéticas da origem e modificação de novas caraterísticas, específicas de determinados grupos, como sejam as flores nas plantas angiospérmicas ou a placenta nos mamíferos;
- efeito do ambiente externo e sua complexidade na chamada plasticidade fenotípica, o fenómeno que leva a que um mesmo genótipo possa expressar diferentes fenótipos dependendo das condições ambientais em que os organismos se desenvolvem e/ou vivem;
- efeito de factores ambientais bióticos e abióticos na produção de novos variantes genotípicos, via a mobilização dos chamados transposões, fragmentos de ADN que podem mover-se dentro dum genoma hospedeiro dando origem a mutações que podem resultar em variação fenotípica.
Publicações
- Beldade P, ARA Mateus, RA Keller. (2011) Evolution and molecular mechanisms of adaptive developmental plasticity. Molecular Ecology 20:1347-1363
- Saenko SV, MSP Marialva, P Beldade. (2011) Involvement of the conserved Hox gene Antennapedia in the development and evolution of a novel trait. EvoDevo 2:9
- Saenko SV, PM Brakefield & P Beldade (2010) Single locus affects embryonic segment polarity and multiple aspects of an adult evolutionary novelty. BMC Biology 8:111
- Beldade, P., SV Saenko, N Pul & AD Long (2009) A gene-based linkage map for Bicyclus anynana butterflies allows for a comphenesive analysis of synteny with the lepidopteran reference genome. PLoS Genetics 5:e1000366
- Wittkopp PJ & P Beldade (2009) Development and evolution of insect pigmentation: genetic mechanisms and the potential consequences of pleiotropy. Seminars in Cell & Developmental Biology 20:65-71
- Beldade, P., Rudd, S., Gruber, J.D. & Long, A.D. (2006) An Expression Sequence Tag resource for Bicyclus anynana butterflies, an evo-devo model. BMC Genomics 7:130
- Beldade P, Brakefield, P.M. & Long, A.D. (2002) Contribution of Distal-less to quantitative variation in butterfly eyespots. Nature 415:315-318
- Beldade, P., Koops, K. & Brakefield, P.M. (2002) Developmental constraints versus flexibility in morphological evolution. Nature 416:844-847
- Beldade, P. & Brakefield, P.M. (2002) Genetics and evo-devo of butterfly wing patterns. Nature Reviews Genetics 3:442-452
- Beldade P, K Koop & PM Brakefield (2002) Modularity, individuality, and evo-devo in butterfly wings. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A 99:14262-14267