A miniaturização celular em evolução experimental

O volume celular, um fator determinante da fisiologia, é mantido pela homeostasia do tamanho celular. Grandes desvios em relação ao tamanho típico são frequentemente prejudiciais; no entanto, os tamanhos celulares divergiram drasticamente ao longo da evolução. Ainda não é claro como a homeostase do tamanho evolui para suportar tal diversidade sem comprometer a função celular. Para abordar esta questão, utilizámos a evolução experimental para selecionar progressivamente células mais pequenas de Saccharomyces cerevisiae. Ao longo de mais de 1 500 gerações, alcançámos uma redução modal do volume quatro vezes superior em comparação com o tipo selvagem. Apesar desta redução, as populações evoluídas mantiveram uma homeostase robusta do tamanho e uma aptidão relativamente elevada, revelando que podem ocorrer diminuições substanciais no volume celular sem defeitos graves de crescimento. O sequenciamento do genoma completo e perturbações genéticas identificaram mutações na ciclina G1 Cln3 e no efetor da via Target of Rapamycin (TOR), Sch9, como principais contribuintes para a redução do tamanho celular, com a cascata de sinalização da quinase Greatwall Rim15 a modular ainda mais este fenótipo. A manipulação destas vias produziu uma variação de seis vezes no tamanho celular sem alterações na ploidia, com as mutações induzidas a reproduzirem os volumes das linhagens evoluídas e as mutações com perda de função a resultarem em células aumentadas. Os nossos resultados demonstram a plasticidade evolutiva da homeostase do tamanho celular e revelam um mecanismo putativo para a evolução do tamanho das células eucarióticas.

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