Nossos irmãos invertebrados

Os parentes mais próximos dos vertebrados são os tunicados, invertebrados marinhos que simplificaram seu genoma e sua morfologia durante a evolução.

Classificar é organizar em categorias seguindo certos critérios. Classificamos como planetas os corpos celestes esféricos que orbitam estrelas. Classificamos como lixo eletrônico os correios que não nos interessam. Em biologia, usamos o critério de parentesco (ou filogenético) para classificar as espécies. Identificamos linhagens e unimos parentes em uma imensa genealogia que chamamos de árvore da vida.

Às vezes é fácil. Nós, por exemplo, somos primatas e mamíferos. Somos também vertebrados e temos um ancestral comum mais próximo aos peixes, anfíbios e répteis do que a outros animais. Mas antes disso? Quais invertebrados são nossos parentes mais próximos? Quem é nosso grupo-irmão invertebrado?

Sem vértebras, mas com notocorda

Esta é uma questão quase tão antiga quanto a teoria evolutiva. Após a publicação de A Origem das Espécies, em 1859, cientistas propuseram diferentes hipóteses sobre quem seriam os parentes mais próximos dos vertebrados: insetos, crustáceos, anelídeos, moluscos, equinodermos – quase todos os principais grupos de animais foram propostos como nosso grupo irmão.

Essa profusão de hipóteses se deveu, principalmente, a um problema metodológico: como comparar coisas muito diferentes? O que é mais parecido a um vertebrado: uma lagosta ou um polvo?  É quase como comparar um sapato a um parafuso. São morfologias tão diferentes que existem poucos elementos para análise comparativa.

Para resolver este problema, foi necessário comparar não apenas a morfologia de adultos, mas também de larvas e embriões. No verão de 1863, o jovem cientista russo Alexander Kowalevsky alugou um quarto em Nápoles, no litoral sul da Itália. Em poucos meses, investigando o plâncton coletado no mediterrâneo, ele obteve dois resultados que iluminariam a origem dos vertebrados. Ele descreveu o desenvolvimento embrionário dos anfioxos, animais que se parecem superficialmente a peixes, mas diferem em aspectos fundamentais, como a ausência de crânio (Figura 1). Kowalevsky mostrou que, inicialmente, anfioxos se desenvolvem de maneira similar a invertebrados, mais tarde assumindo características típicas de vertebrados. Descobriu também que os tunicados, organismos sésseis tão simples que um leigo dificilmente reconheceria como um animal, possuem larvas com características similares a dos vertebrados, com um tubo neural dorsal, notocorda e fendas branquiais.

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Figura 1: (A) Comparação entre um tunicado (esquerda) e um anfioxo (direita), publicado em A História Natural da Criação, de Ernst Haeckel (1868, Vol II, Plate 13); (B) Cenário evolutivo para a origem dos cordados publicado em A História dos Vertebrados, de Alfred Romer (1959).

O resultado foi celebrado por figuras eminentes como Charles Darwin, em A Descendência do Homem (1871), e por Ernst Haeckel, em a História Natural da Criação (1868) (Figura 1A). As características desses organismos sustentavam uma hipótese robusta unindo vertebrados e invertebrados: anfioxos seriam os parentes mais próximos dos vertebrados, seguidos pelos tunicados, juntos formando um grupo chamado cordados, em referência a presença de notocorda (Figura 2A). Mais importante, havia um cenário para a origem dos vertebrados: um ancestral similar às larvas de tunicados haveria adquirido maturidade sexual e originado organismos nadadores como anfioxos e vertebrados (Figura 1B).

Um irmão simplificado

Hoje em dia, para traçar relações de parentesco, é possível comparar sequências de DNA, um método que tem várias vantagens, especialmente quando comparamos organismos muito diferentes.

A comparação de sequências de DNA obtidas de várias espécies de cordados trouxe uma surpresa: os tunicados, não os anfioxos, são o grupo irmão dos vertebrados (Figura 2B). O trabalho, publicado por Delsuc e colegas na revista Nature, foi recebido inicialmente com ressalvas, mas corroborado por vários estudos posteriores.

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Figura 2: (A) Relações filogenéticas dos cordados baseadas na comparação da morfologia e da embriologia; (B) Relações filogenéticas dos cordados baseadas na comparação de sequências de DNA.

Consequentemente, o cenário que aceitamos por mais de um século para a origem dos vertebrados era impreciso. Como escrevem os autores, o resultado “invalida a representação tradicional da evolução dos cordados nos livros didáticos como um aumento contínuo de complexidade culminando no cérebro altamente especializado dos vertebrados ”. O ancestral comum dos cordados era, provavelmente, um animal nadador, com região cefálica bem definida e músculos ao longo do corpo.  Tunicados não representam uma morfologia similar a do nossos ancestrais, mas um ramo evolutivo que enveredou por um caminho de simplificação morfológica, até se transformarem em bolsas filtradoras de plâncton.

A comparação dos genomas mostra também que os genomas dos tunicados são muito menores e carecem de vários genes presentes na maioria dos animais, como aqueles que participam na produção de hemoglobinas e proteínas do ciclo circadiano. Portanto, assim como a morfologia, o genoma dos tunicados também sofreu processos de simplificação e redução. Fica agora uma grande incógnita, do tipo o ovo ou a galinha: Quem simplificou primeiro, o genoma ou a morfologia?

 

João F. Botelho (Yale University)

 

PARA SABER MAIS:

Delsuc, Frédéric, et al. “Tunicates and not cephalochordates are the closest living relatives of vertebrates.” Nature 439.7079 (2006): 965-968.

Luisa Berná, Fernando Alvarez-Valin; Evolutionary Genomics of Fast Evolving TunicatesGenome Biol Evol 2014; 6 (7): 1724-1738. doi: 10.1093/gbe/evu122

Kovalevsky, A. “On the development of Amphioxus lanceolatus.” Journal of Natural History 19.109 (1867): 69-70.

 

Figura de abertura: Ascídeas (Rhopalaea Crassa), Wikipedia.

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