Lulas e chocos são alguns dos animais mais fascinantes do oceano, conhecidos por sua pele que muda de cor e por seus movimentos semelhantes aos de um jato. Durante décadas, os cientistas tentaram entender como essas criaturas incomuns evoluíram. O progresso é lento porque o seu registo fóssil é limitado e os seus genomas são complexos. Agora, um novo estudo finalmente fornece respostas mais definitivas.
Um estudo publicado em Ecologia da natureza e evolução por pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) combina grandes conjuntos de dados genômicos com três genomas de lula recentemente sequenciados. Este trabalho revela um padrão de “queima longa” que explica como as lulas e os chocos, conhecidos coletivamente como cefalópodes decápodes (decápodes), evoluíram para o grupo diversificado que vemos hoje.
Dr. Gustavo Sánchez, primeiro autor do estudo e pesquisador do Departamento de Genética Molecular do OIST, diz: “As lulas e os chocos são criaturas notáveis, mas sua evolução é notoriamente difícil de estudar. A questão de sua origem tem sido investigada há décadas, e muitos grupos de pesquisa propuseram diferentes hipóteses evolutivas com base em diferentes características morfológicas e conjuntos de dados moleculares. Com nossas novas informações genômicas, fomos capazes de desvendar alguns dos mistérios de suas origens.”
Uma imagem mais precisa da evolução das lulas e dos chocos
Lulas e chocos vivem em ambientes que vão desde águas oceânicas profundas até regiões costeiras rasas. Apesar de sua diversidade, a maioria compartilha uma característica: a casca interna. Esta estrutura varia amplamente, desde o choco arredondado no choco até o gládio fino em forma de lâmina de muitas lulas e a carapaça espiral da lula ramhorn. Algumas espécies de águas rasas perderam completamente a carapaça.
Compreender como essas diferentes formas estavam relacionadas foi difícil. Sánchez explica: “As reconstruções anteriores da evolução decapodiforme foram construídas a partir de conjuntos de dados com resolução limitada e eram propensas a sinais tendenciosos que obscureciam as verdadeiras relações entre diferentes espécies. Os dados do genoma completo fornecem agora uma imagem mais limpa e consistente de como estes animais evoluíram.”
Sequenciar genomas de lulas não é uma tarefa fácil. Seus genomas costumam ter o dobro do tamanho do genoma humano, exigindo tecnologia avançada e poder computacional significativo para análise. A recolha de amostras adequadas também é difícil porque é necessário ADN fresco e muitas espécies vivem em habitats remotos ou inacessíveis. “Algumas linhagens são abundantes e altamente diversas apenas em sistemas de recifes tropicais, como o arquipélago de Ryukyu, enquanto outras são enigmáticas e conhecidas apenas no fundo do mar. Temos a sorte de encontrar algumas espécies-chave à nossa porta em Okinawa e de trabalhar com colegas que têm acesso a amostras mais complexas”, diz Sanchez.
Construção da primeira árvore evolutiva abrangente
A equipe de pesquisa construiu a primeira árvore evolutiva de decápodes com base nas sequências genômicas de quase todas as linhagens principais. Esta conquista foi possível graças a uma colaboração global que se estendeu por cinco anos, incluindo o Aquatic Symbiosis Genomics Project, financiado pelo Wellcome Sanger Institute. O projeto visa sequenciar os genomas de uma ampla gama de espécies marinhas e de água doce, incluindo cefalópodes. Sanchez liderou a filial japonesa do esforço.
“Como parte do projeto Symbiosis, temos sequenciado genomas de forma constante há vários anos, mas permanecem várias lacunas importantes. Neste estudo, conseguimos preencher as peças que faltavam no puzzle”, confirma Sanchez.
Uma espécie particularmente importante foi a rara lula com chifre de carneiro, Spirula spirula. Sua concha interna incomum intriga os cientistas há muito tempo. Coautor Dr. Fernando Á. Fernández-Álvarez, do Instituto Espanhol de Oceanografia, reconheceu desde cedo a sua importância. “No passado, a estrutura da carapaça da lula com chifre de carneiro levou alguns cientistas a concluir erroneamente que ela estava intimamente relacionada com o choco”, diz Fernández-Álvarez. “Eu acreditava que este genoma poderia ajudar a preencher uma lacuna importante e lançar luz sobre questões evolutivas mais amplas nos cefalópodes”.
As origens em águas profundas e a evolução da “longa paixão”.
Ao combinar os dados genómicos com o registo fóssil, os investigadores reconstruíram a escala temporal e o contexto ecológico da evolução das lulas e dos chocos.
“Nossa análise mostra que esses animais ocorreram nas profundezas do oceano, em um habitat onde ainda vivem espécies como a lula chifre de ovelha”, diz Sanchez.
O estudo mostra que os principais grupos de decápodes se dividiram pela primeira vez há cerca de 100 milhões de anos, em meados do período Cretáceo. Mais tarde, há cerca de 66 milhões de anos, a extinção em massa do Cretáceo-Paleógeno (K-Pg) eliminou cerca de três quartos das espécies da Terra, incluindo os dinossauros. Apesar deste evento catastrófico, os ancestrais da lula sobreviveram.
Os cientistas acreditam que estes primeiros cefalópodes se refugiaram em pequenas bolsas ricas em oxigénio nas profundezas do oceano. Sánchez explica: “A superfície do mar teria sido um ambiente muito hostil para os cefalópodes. Nessa altura, muito poucos habitats adequados ricos em oxigénio foram encontrados perto da costa. A intensa acidificação dos oceanos em águas mais rasas também teria provavelmente degradado as suas conchas, pelo que o facto de algumas formas desta característica terem persistido ao longo da sua história evolutiva sugere que são de origem oceânica mais profunda”.
À medida que o planeta recuperou, os recifes de coral regressaram gradualmente, criando novos ecossistemas de águas pouco profundas. Muitas linhagens de lulas e chocos expandiram-se então para esses ambientes.
“Após a divisão inicial da linhagem no Cretáceo, não vemos muitas ramificações durante muitas dezenas de milhões de anos. No entanto, durante a recuperação K-Pg, vemos subitamente uma rápida diversificação à medida que as espécies se adaptam e evoluem para ecossistemas novos e em mudança. Este é um exemplo de um modelo de ‘longa paixão’; um período de mudança limitada seguido por uma explosão de diversidade”, diz Sanchez.
O que estes genomas revelam sobre a inovação dos cefalópodes
Os investigadores acreditam que este trabalho fornece uma base sólida para pesquisas futuras sobre as características únicas das lulas e dos chocos.
“As lulas e os chocos têm tantas características únicas em comparação com outros grupos de animais que os tornam uma fonte inesgotável de inspiração para os cientistas”, afirma o professor Daniel Rochsar, chefe de genética molecular. “Com estes genomas e uma imagem clara das suas relações evolutivas, podemos fazer comparações significativas para revelar as mudanças moleculares associadas às principais inovações dos cefalópodes, desde o surgimento de novos órgãos e camuflagem dinâmica até à complexidade neural que suporta o seu comportamento notável.”
