Os genomas dos cloroplastos não são “projetos fixos”

Com a Sra. Eranga Pawani Witharana como primeira autora, um grupo de pesquisa centrado em nosso laboratório revelou que os genomas dos cloroplastos passaram por mudanças estruturais lentas, porém contínuas, ao longo de dezenas de milhões de anos.

Genomas de Cloroplastos e Heteroplasma Estrutural

As células vegetais contêm um genoma independente nos cloroplastos, além do DNA nuclear. Como os genomas dos cloroplastos são relativamente pequenos e frequentemente tratados como estruturalmente estáveis, eles são amplamente utilizados em estudos de filogenia e evolução das plantas.

O DNA dos cloroplastos está presente em muitas cópias dentro da célula, enquanto os loci nucleares têm comparativamente poucas cópias. Essa diferença pode permitir que configurações alternativas do genoma dos cloroplastos coexistam no mesmo indivíduo sem que uma delas se fixe imediatamente. Não se deve afirmar que o DNA nuclear tenha sempre duas cópias por célula, pois a ploidia, o ciclo celular e o estado do tecido podem alterar o número de cópias.

Mudança Estrutural ao Longo do Tempo Evolutivo

O estudo analisou 28 espécies de Aurantioideae e mostrou que a recombinação homóloga intramolecular entre um par de repetições invertidas curtas de 53 bp (sIR) produz uma inversão de aproximadamente 22 kb na grande região de cópia única (LSC) do cloroplasto. A coexistência de duas configurações estruturais no mesmo indivíduo é denominada heteroplasmia estrutural.

As duas configurações foram mantidas em múltiplas espécies por aproximadamente 12,1 a 28,2 milhões de anos, remontando ao início do Mioceno. Padrões em que uma isoforma menor se tornou dominante em algumas linhagens são consistentes com um possível papel da deriva genética. Os achados mostram a evolução estrutural do plastoma como um processo contínuo e gradual, em vez de uma sucessão de estados instantaneamente fixos.

Detectando configurações raras do genoma

A análise detectou leituras paired-end discordantes e leituras soft-clipped que abrangiam pontos de ruptura estruturais. A validação por PCR confirmou ainda que as configurações de baixa frequência eram reais, e não meros artefatos de sequenciamento ou alinhamento.

Publicação e cobertura na mídia

• Saga University press release
• Kagoshima University press release(Japanese/English PDF)
• Página da Escola de Pós-Graduação Unificada em Ciências Agrárias da Universidade de Kagoshima

Embora não haja artigo online disponível, o estudo também foi destaque no jornal Minami-Nippon em 20 de abril de 2026.