Como os "supergénios" dos peixes ajudam a desenvolver novas espécies
Uma das grandes questões da biologia é saber como surgem as novas espécies e como surge a incrível diversidade da natureza. Um novo estudo, agora publicado na revista "Science" por uma equipa internacional, aproxima-nos um pouco mais da resposta. Mostra o importante papel de uma especialidade genética - os chamados "supergénios".
Vários ciclídeos do Malawi nas águas pouco profundas de Otter Point, Malawi
Copyright: LIB, Hannes Svardal
Os ciclídeos do Lago Malawi, na África Oriental, constituem uma pista fascinante para compreender como evoluiu a diversidade da vida na Terra. Neste único lago, mais de 800 espécies diferentes de ciclídeos evoluíram a partir de um antepassado comum. Esta evolução teve lugar numa fração do tempo que separa os seres humanos dos chimpanzés. É também notável o facto de esta formação de tantas espécies ter ocorrido sem barreiras físicas. Os peixes viveram na mesma massa de água durante o processo, sem que os ciclídeos fossem separados localmente.
Espantosamente muitas espécies, espantosamente rápido
Alguns destes ciclídeos tornaram-se grandes peixes predadores durante esta evolução, outros adaptaram-se para comer algas, escavar na areia ou alimentar-se de plâncton. Cada espécie encontrou o seu próprio nicho ecológico. Como é que isto aconteceu tão rapidamente?
No estudo, os autores principais Hannes Svardal, da Universidade de Antuérpia, e Moritz Blumer, da Universidade de Cambridge, juntamente com uma equipa de investigação internacional, analisaram o material genético dos ciclídeos. Astrid Böhne, do Instituto Leibniz para a Análise das Alterações da Biodiversidade, em Bona, analisou, juntamente com outros investigadores, os possíveis cromossomas sexuais.
Durante as suas investigações, os investigadores notaram uma caraterística especial nos genes: "Descobrimos que, em algumas espécies, grandes partes do ADN em cinco cromossomas estão invertidas - um tipo de mutação conhecido como inversão cromossómica", diz Hannes Svardal. Astrid Böhne sublinha que um número surpreendente de espécies de ciclídeos do Malawi sofreu uma inversão de regiões genómicas: "Estas inversões desempenham um papel importante no sucesso das espécies de ciclídeos do lago Malawi. Conseguimos demonstrar que as inversões nos ciclídeos do Malawi foram transmitidas através do fluxo genético entre espécies, que por sua vez formaram novas espécies de forma explosiva. Estas estão adaptadas de várias formas às diferentes condições ecológicas do lago e alteraram os seus corpos em conformidade".
Manter as espécies separadas
Normalmente, quando os animais se reproduzem, o ADN é baralhado num processo chamado "recombinação" - o material genético de ambos os progenitores é combinado. No entanto, quando um cromossoma é invertido, a mistura nessa região é bloqueada. Isto significa que certas combinações de genes podem ser transmitidas sem alterações, geração após geração. Estes blocos de genes preservados são por vezes referidos como "supergénios".
Nos ciclídeos do Malawi, estes supergenes parecem desempenhar vários papéis importantes. Embora as espécies de ciclídeos possam continuar a cruzar-se, o ADN invertido ajuda a separar as espécies. Impede que os seus genes se misturem demasiado. Isto é particularmente útil em partes do lago onde os peixes vivem lado a lado - como em áreas arenosas abertas onde não há separação física entre habitats.
Fator-chave na evolução
Curiosamente, os genes destes supergenes controlam frequentemente caraterísticas que são cruciais para a sobrevivência e reprodução - como a visão, a audição e o comportamento. Os peixes que vivem até 200 metros de profundidade num lago, por exemplo, necessitam de capacidades visuais diferentes das dos peixes que vivem perto da superfície. Os supergénios ajudam a manter estas adaptações especiais. O autor principal, Moritz Blumer, estudante de doutoramento na Universidade de Cambridge, sublinha que: "Encontrámos casos em que os eventos de hibridação, ou seja, o acasalamento entre espécies, permitiram a transferência de inversões inteiras. Isto significa que certas adaptações ecológicas foram transferidas".
O que podemos aprender com os ciclídeos sobre outras espécies?
A coautora Valentina Burskaia, da Universidade de Antuérpia, salienta outro pormenor fascinante: os investigadores descobriram que "em alguns casos, estas regiões invertidas funcionam agora como cromossomas sexuais e ajudam a determinar se um peixe se torna macho ou fêmea. Uma vez que os cromossomas sexuais podem influenciar a formação de novas espécies, isto levanta novas questões interessantes sobre a forma como a evolução funciona".
Embora o estudo atual se centre nos ciclídeos, as inversões cromossómicas também ocorrem em muitos outros animais, incluindo os seres humanos. São cada vez mais reconhecidas como um fator-chave da evolução e da biodiversidade.
A publicação da Science fornece, assim, informações importantes sobre o processo de especiação, que os investigadores têm vindo a estudar há muito tempo. Os conhecimentos sobre a forma como os supergenes surgem e se propagam aproximam-nos da resposta a uma das maiores questões da ciência: como é que a vida na Terra se tornou tão rica e diversificada.
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