Evolução convergente de glicoproteínas antifreeze em peixes nototenídeos da Antártida e bacalhau do Ártico

Os peixes nototenídeos da Antártida e vários bacalhaus do norte são filogeneticamente distantes (em ordens e superordens diferentes), mas produzem glicoproteínas antifreeze (AFGPs) quase idênticas para sobreviver em seus respectivos ambientes congelantes. As AFGPs em ambos os peixes são feitas como uma família de polímeros de tamanhos discretos compostos de um simples monômero de glicotripeptídeo. Caracterizações dos genes AFGP de nototenídeos e do bacalhau do Ártico mostram que suas AFGPs são codificadas por uma família de genes de poliproteínas, com cada gene codificando várias moléculas de AFGP ligadas em tandem por pequenos espaçadores cortáveis. Apesar dessas aparentes semelhanças, análises detalhadas das sequências gênicas e subestruturas das AFGPs fornecem fortes evidências de que as AFGPs nesses dois peixes polares na verdade evoluíram independentemente. Primeiro, embora os genes AFGP de nototenídeos da Antártida tenham demonstrado originar-se de um trysinogênio pancreático, os genes AFGP do bacalhau do Ártico não compartilham identidade de sequência com o gene do trysinogênio, indicando que o trysinogênio não é o progenitor. Em segundo lugar, os genes AFGP dos dois peixes têm diferentes organizações de introns e exons e diferentes sequências de espaçadores e, assim, processamentos diferentes dos precursores de poliproteínas, consistentes com origens genômicas separadas. Em terceiro lugar, as sequências codificadoras do tripeptídeo AFGP repetitivo (Thr-Ala/Pro-Ala) são drasticamente diferentes nos dois grupos de genes, sugerindo que surgiram a partir de duplicações de duas sequências ancestrais distintas e curtas com uma permutação diferente de três códons para o mesmo tripeptídeo. As evidências moleculares para ancestralidade separada são apoiadas por evidências morfológicas, paleontológicas e paleoclimáticas, que coletivamente indicam que esses dois peixes polares evoluíram suas respectivas AFGPs separadamente e, portanto, chegaram às mesmas AFGPs através de evolução convergente.