Relações Evolutivas através de Comparação de Genomas

A classificação tradicional de organismos de Linnaeus é chamada de cladística, que se baseia nas diferenças nas características físicas do organismo, e os cientistas geralmente construíram árvores, chamadas dendrogramas, para fornecer representações visuais dessas divisões e grupos.

No entanto, com o advento da tecnologia moderna, comparar o DNA tornou-se uma maneira comum de construir essas árvores. Se os dados de sequência forem examinados em uma única espécie, como os humanos, há um grau muito alto de semelhança no código genético, cerca de 99,9% porque o código genético de um organismo é passado de pais para filhos.

Os humanos também compartilham muito desse código de DNA com outras espécies, como chimpanzés e camundongos, mas o grau de semelhança geral entre o DNA humano e o deles é significativamente diferente. Isso significa que as árvores podem ser criadas para grupos de espécies com base nas semelhanças ou diferenças entre seus códigos genéticos. Este campo de análise, combinando estatística, modelagem matemática e ciência da computação, faz parte de um campo conhecido como bioinformática.

Os dados genéticos usados para criar essas árvores podem assumir várias formas. Por exemplo, na filogenia molecular, um ou dois loci genéticos principais são sequenciados e comparados entre as espécies de interesse.

No entanto, como genes individuais ou regiões genéticas podem evoluir em taxas muito diferentes em diferentes espécies ou até mesmo ser trocados entre diferentes espécies por meio da transferência horizontal de genes, esses levantamentos genéticos em pequena escala nem sempre fornecem filogenias precisas.

Em filogenias bacterianas, uma técnica chamada tipagem de sequência multilocus, ou MLST, é frequentemente usada. Este método gera sequências em várias regiões genéticas - normalmente genes de manutenção que são essenciais para a função celular e, portanto, são conservados entre as espécies.

No entanto, os genes de manutenção podem evoluir lentamente, portanto, com MLST é difícil obter resolução em nível de cepa.

Finalmente, o sequenciamento do genoma completo, ou WGS, pode ser usado para elucidar as relações evolutivas. Este método envolve o sequenciamento do genoma completo de um organismo, incluindo DNA mitocondrial em eucariotos e até DNA de cloroplasto em plantas.

O WGS alinha os genomas inteiros em resolução em escala fina e pode identificar mutações ou marcadores específicos de espécies, pontos de ramificação e até cepas ou populações de uma única espécie. Esses detalhes finos podem ser perdidos em um sequenciamento mais direcionado.