Os cupins estão entre os animais mais dominantes do planeta, formando enormes colônias que podem conter milhões de indivíduos. As suas sociedades altamente organizadas levantam uma questão óbvia: como é que os insectos com sistemas sociais tão elaborados evoluíram a partir de ancestrais solitários que se assemelhavam muito às baratas modernas?
Uma nova pesquisa da Universidade de Sydney aponta para uma explicação inesperada. Em vez de se tornarem mais complexos ao adicionar novos genes, os cupins desenvolveram comportamentos sociais avançados ao perderem genes, incluindo aqueles relacionados à competição de espermatozoides. As descobertas fornecem uma nova visão sobre um debate científico de longa data sobre se a monogamia é um passo crítico na evolução de sociedades complexas de insetos.
Um estudo internacional publicado em 29 de janeiro em Ciênciarastreia os cupins até as baratas comuns, incluindo os ancestrais das baratas “domésticas” de hoje, que começaram a se alimentar de madeira morta. Essa mudança na dieta causou uma série de mudanças genéticas e comportamentais que eventualmente levaram ao surgimento de cupins e de suas colônias fortemente estruturadas.
A pesquisa foi conduzida por um grupo internacional, que incluiu cientistas da China, Dinamarca e Colômbia.
“Os cupins evoluíram dos ancestrais das baratas, que começaram a viver dentro de casa e a se alimentar de madeira”, disse o professor Nathan Law, da Escola de Vida e Ciências Ambientais da Universidade de Sydney, autor sênior do artigo. “Nosso estudo mostra como o DNA deles mudou primeiro quando eles se especializaram nessa dieta de baixa qualidade, e depois mudou novamente quando se tornaram insetos sociais”.
Comparação dos genomas de insetos relacionados
Para entender como essas mudanças ocorreram, os pesquisadores analisaram e compararam os genomas de alta qualidade de baratas, baratas de madeira e diversas espécies de cupins com diferentes níveis de organização social. Os Dreuzans são parentes próximos dos cupins e vivem em pequenos grupos familiares, o que os torna um importante elo evolutivo.
Um dos padrões mais claros que surgiram foi que os genomas dos cupins e das baratas da madeira são menores e menos complexos do que os das baratas. À medida que as térmitas se tornaram mais dependentes da cooperação e da partilha de alimentos nas suas colónias, perderam muitos genes envolvidos no metabolismo, na digestão e na reprodução.
“O resultado surpreendente é que os cupins aumentaram a sua complexidade social à custa da perda da complexidade genética”, disse o professor Lo. “Isto vai contra a suposição comum de que sociedades animais mais complexas requerem genomas mais complexos”.
O que o esperma revela sobre a monogamia
Algumas das perdas genéticas mais reveladoras envolvem os genes responsáveis pela formação da cauda, ou flagelo, do esperma. Ao contrário das baratas e da maioria dos animais, os espermatozoides dos cupins não têm cauda e não sabem nadar.
“Esta perda não causa monogamia”, disse o professor Lo. “Em vez disso, é um forte indicador de que a monogamia já evoluiu”.
Em muitos animais, incluindo baratas, as fêmeas acasalam com vários machos. Isso resulta em intensa competição espermática, o que favorece os espermatozoides que podem nadar rapidamente com a ajuda de suas caudas. Depois que os ancestrais dos cupins se tornaram monogâmicos, a competição desapareceu. Sem competição espermática, não havia mais vantagem em manter os genes que apoiam o movimento dos espermatozoides.
“Nossos resultados mostram que os ancestrais dos cupins eram estritamente monogâmicos”, disse o professor Lo. “Depois que a monogamia foi estabelecida, não houve mais pressão evolutiva para manter os genes envolvidos na motilidade dos espermatozoides”.
Estas descobertas informam diretamente o debate científico mais amplo sobre se o parentesco genético próximo é necessário para o desenvolvimento de sistemas sociais complexos. Embora alguns investigadores argumentem que não é necessário um elevado grau de parentesco, novas evidências sugerem que a monogamia e os fortes laços genéticos eram importantes para as sociedades de térmitas.
Como o compartilhamento de alimentos molda o papel dos cupins
A pesquisa também explica como as colônias de cupins são organizadas internamente. Experimentos demonstraram que o fato de um jovem cupim se tornar operário ou futuro rei ou rainha depende em grande parte da nutrição nos estágios iniciais de desenvolvimento.
As larvas que recebem nutrição abundante de seus irmãos mais velhos desenvolvem um metabolismo energético elevado e tornam-se operárias não reprodutivas. As larvas que recebem menos comida inicialmente crescem mais lentamente e retêm a capacidade de se reproduzir mais tarde na vida, ou seja, reis ou rainhas.
“Estes ciclos de troca de alimentos permitem que as colónias ajustem a sua força de trabalho”, disse o professor Lo. “Eles ajudam a explicar como os cupins mantêm sociedades estáveis e altamente eficientes durante longos períodos de tempo”.
A monogamia continua mesmo após a morte
Quando o rei ou rainha dos cupins morre, a monogamia geralmente continua. Em muitos casos, um dos seus descendentes assume o papel reprodutivo, levando à endogamia generalizada nas colônias.
“Do ponto de vista evolutivo, isto reforça ainda mais o relacionamento”, disse o professor Lo, que faz parte de um grupo dinâmico e crescente de pesquisa sobre insetos na Escola de Vida e Ciências Ambientais da Universidade de Sydney.
Repensando a Evolução Social
Ao combinar dados genômicos com estudos fisiológicos e comportamentais, os pesquisadores fornecem uma das explicações mais detalhadas de como os cupins evoluíram de ancestrais solitários semelhantes a baratas para alguns dos organismos socialmente mais complexos da Terra.
“Este trabalho mostra que compreender a evolução social não envolve apenas adicionar novas características”, disse o professor Lo. “Às vezes é só que a evolução decidiu abandonar.”
O financiamento foi recebido da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, do Departamento de Ciência e Tecnologia da Província de Guangdong e do Conselho Australiano de Pesquisa.
