Os investigadores descobriram um poderoso mecanismo genético que pode ajudar a explicar como algumas espécies evoluem a taxas surpreendentes. Certos trechos de DNA, conhecidos como segmentos “invertidos”, parecem ajudar os peixes a se adaptarem rapidamente a novos ambientes e até mesmo a se dividirem em espécies inteiramente novas. Estas características genéticas actuam como aceleradores da evolução, preservando características benéficas e acelerando a mudança.
Uma das maiores questões da biologia é como a Terra passou a abrigar uma variedade tão grande de plantas e animais. Um exemplo notável são os ciclídeos do Lago Malawi, localizado na África Oriental. Neste único lago, mais de 800 espécies evoluíram a partir de um ancestral comum em muito menos tempo do que os humanos e os chimpanzés levaram para divergir.
Ainda mais notável é que toda essa diversificação ocorreu no mesmo corpo d’água. Alguns ciclídeos evoluíram para predadores, enquanto outros se especializaram em alimentar-se de algas, peneirar areia ou consumir plâncton. Cada espécie desempenhou seu próprio papel ecológico, apesar de viverem lado a lado.
Cientistas das Universidades de Cambridge e Antuérpia decidiram compreender como esta rápida explosão de evolução se tornou possível. Seus resultados foram publicados na revista Ciência.
Descoberta de segmentos de DNA invertidos
Para o estudo, os pesquisadores analisaram o DNA de mais de 1.300 peixes ciclídeos. Eles procuraram características genéticas que pudessem explicar o ritmo invulgarmente rápido da evolução.
“Descobrimos que em algumas espécies, grandes pedaços de DNA em cinco cromossomos se invertem – um tipo de mutação chamada inversão cromossômica”, disse o autor sênior Hennes Swardal, da Universidade de Antuérpia.
Em condições normais, a reprodução envolve recombinação, um processo no qual o DNA de ambos os pais é misturado. Contudo, esta mistura é bloqueada nestas regiões invertidas. Como resultado, grupos de genes permanecem ligados e são transmitidos intactos de uma geração para outra. Isto preserva combinações de características que já são úteis, permitindo que a evolução prossiga de forma mais eficiente.
“É uma espécie de caixa de ferramentas, onde todas as ferramentas mais úteis são coladas, preservando as combinações genéticas vencedoras que ajudam os peixes a se adaptarem a diferentes condições”, disse o primeiro autor Moritz Blumer, do Departamento de Genética de Cambridge.
“Supergênese” e adaptação rápida
Esses grupos de genes relacionados são frequentemente chamados de “supergenes”. Nos peixes ciclídeos, eles parecem desempenhar um papel importante na formação das diferenças entre as espécies. Embora diferentes espécies ainda possam cruzar, estas inversões limitam a quantidade de mistura do seu ADN, ajudando a preservar características diferentes.
Isto é especialmente importante em áreas onde as espécies se sobrepõem, tais como áreas arenosas abertas de um lago, onde não existem limites físicos claros que separam os habitats.
Muitos dos genes nesses supergenes afetam características importantes para a sobrevivência e a reprodução, incluindo visão, audição e comportamento. Por exemplo, os peixes que vivem em águas profundas (até 200 metros) têm de lidar com pouca luz, alta pressão e outras fontes de alimento em comparação com aqueles que se encontram na superfície. Os seus supergenes ajudam a preservar as adaptações específicas necessárias para estas condições.
“Quando diferentes espécies de ciclídeos se cruzam, podem ocorrer inversões completas entre eles – trazendo consigo características chave de sobrevivência, tais como adaptações a certas condições, o que acelera o processo evolutivo”, disse Blumer.
Um papel mais amplo na evolução
As inversões cromossômicas fazem mais do que preservar características benéficas. Eles também podem funcionar como cromossomos sexuais, influenciando se um indivíduo se desenvolve como homem ou mulher. Como a determinação do sexo desempenha um papel na formação das espécies, isto acrescenta outra camada à compreensão da evolução.
“Embora nosso estudo tenha se concentrado em ciclídeos, as inversões cromossômicas não são exclusivas deles”, disse o coautor sênior, Professor Richard Durbin, do Departamento de Genética de Cambridge. “Eles também são encontrados em muitos outros animais – incluindo humanos – e são cada vez mais vistos como um motor-chave da evolução e da biodiversidade”.
Os investigadores acreditam que as descobertas podem ajudar a responder à velha questão de como a vida pode diversificar-se tão rapidamente nas condições certas.
“Há muito tempo que estudamos o processo de especiação”, disse Svardal. “Agora que compreendemos como estes supergenes evoluem e se espalham, estamos cada vez mais perto de responder a uma das grandes questões da ciência: como é que a vida na Terra se torna tão rica e diversificada.”
