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 tem sido lento devido ao registo fóssil limitado e aos genomas complexos. Agora, uma nova pesquisa finalmente dá uma resposta mais clara.
Um estudo publicado em ecologia natural e evolução Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) combinaram um grande conjunto de dados do genoma com três genomas de lula recém-sequenciados. O trabalho revela um padrão de “fusível longo” que explica como as lulas e os chocos, conhecidos coletivamente como cefalópodes decápodes (de dez membros), evoluíram para os diversos grupos vistos hoje.
Gustavo Sanchez, primeiro autor do estudo e pesquisador da Unidade de Genética Molecular do OIST, disse: “As lulas e os chocos são criaturas extraordinárias, mas sua evolução é extremamente difícil de estudar.
Uma visão mais clara da evolução das lulas e dos chocos
Lulas e chocos vivem em ambientes que vão desde águas oceânicas profundas até áreas costeiras rasas. Embora sejam diversos, a maioria possui uma característica: uma concha interna. Essa estrutura varia amplamente, desde os ossos arredondados de tinta dos chocos até as finas adagas em forma de lâmina de muitas lulas e as conchas espirais da lula com chifre de carneiro. Algumas espécies de águas rasas perderam completamente as suas conchas.
Compreender a relação entre essas diferentes formas sempre foi um desafio. Sanchez explica: “As primeiras reconstruções da evolução dos decápodes foram construídas a partir de conjuntos de dados com resolução limitada e eram propensas a produzir sinais tendenciosos que obscureciam as verdadeiras relações entre diferentes espécies. Os dados de todo o genoma fornecem agora uma imagem mais clara e consistente de como estes animais evoluíram.”
Sequenciar o genoma da lula não foi uma tarefa fácil. Seus genomas têm normalmente o dobro do tamanho do genoma humano, o que requer tecnologia avançada e poderoso poder de computação para análise. A recolha de amostras adequadas também é difícil porque é necessário ADN fresco e muitas espécies vivem em habitats remotos ou de difícil acesso. “Algumas linhagens são abundantes e altamente diversas apenas em sistemas de recifes tropicais, como as Ilhas Ryukyu, enquanto outras são enigmáticas e conhecidas apenas no fundo do mar. Tivemos a sorte de encontrar algumas espécies-chave na porta de Okinawa e colaboramos com colegas para obter amostras mais desafiadoras”, disse Sanchez.
Construindo a primeira árvore evolutiva abrangente
A equipe de pesquisa construiu a primeira árvore evolutiva do Decapoda com base nas sequências do genoma de quase todas as linhagens principais. Esta conquista foi alcançada através de cinco anos de colaboração global, incluindo o Aquatic Symbiosis Genome Project, financiado pelo Wellcome Sanger Institute. O projeto visa sequenciar os genomas de uma variedade de espécies marinhas e de água doce, incluindo cefalópodes. Sanchez liderou a filial japonesa do esforço.
“No projeto de simbiose, temos sequenciado o genoma de forma constante há muitos anos, mas ainda existem algumas lacunas críticas. Neste estudo, fomos capazes de preencher essas peças que faltavam no quebra-cabeça”, confirmou Sanchez.
Uma espécie de particular importância é a rara lula com chifres, ou Spirula spirula. Sua concha interna incomum há muito intriga os cientistas. Coautor Dr. Fernando Á. Fernández-Alvarez, do Instituto Espanhol de Investigação Marinha, percebeu desde cedo a sua importância. “No passado, a estrutura da casca da lula com chifre de carneiro levou alguns cientistas a acreditar erroneamente que ela estava intimamente relacionada com o choco”, disse Fernandez-Alvarez. “Acredito que este genoma pode ajudar a preencher uma lacuna crítica e esclarecer questões mais amplas sobre a evolução dos cefalópodes”.
A Origem do Mar Profundo e a Evolução do “Long Fuse”
Ao combinar dados genômicos com evidências fósseis, os pesquisadores reconstruíram a linha do tempo e o contexto ambiental da evolução das lulas e dos chocos.
“Nossa análise mostra que esses animais se originaram no fundo do mar, onde ainda vivem espécies como a lula chifre de carneiro”, disse Sanchez.
A pesquisa mostra que os principais grupos de decápodes se dividiram pela primeira vez há cerca de 100 milhões de anos, durante o período médio do 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 encontraram refúgio em pequenas áreas ricas em oxigénio do fundo do mar. Sanchez explica: “A superfície do mar era um ambiente muito hostil para os cefalópodes. Nessa altura, era quase impossível encontrar habitats adequados, ricos em oxigénio, perto da costa. A forte acidificação dos oceanos em águas rasas também pode ter degradado as suas conchas, pelo que o facto de terem retido alguma forma desta característica ao longo da sua história evolutiva é uma prova de que se originaram em oceanos mais profundos.”
À medida que a Terra recupera, os recifes de coral regressam gradualmente, criando novos ecossistemas de águas pouco profundas. Muitas linhagens de lulas e chocos posteriormente se expandiram para esses ambientes.
“Após a divisão inicial da linhagem no Cretáceo, não vimos muitas ramificações durante dezenas de milhões de anos. No entanto, durante o período de recuperação K-Pg, vimos subitamente uma rápida diversificação à medida que as espécies se adaptavam e evoluíam para ecossistemas novos e em mudança. Este é um exemplo do modelo de ‘disjuntor longo’; um período de mudança limitada seguido por uma explosão de diversidade”, disse Sanchez.
Esses genomas revelam a inovação dos cefalópodes
Os investigadores acreditam que este trabalho estabelece uma base sólida para pesquisas futuras sobre as características únicas das lulas e dos chocos.
“Em comparação com outros grupos de animais, as lulas e os chocos têm muitas características únicas, o que os torna uma fonte inesgotável de inspiração para os cientistas”, disse o professor Daniel Rokhsar, líder do Grupo de Genética Molecular. “Com estes genomas em mãos e uma compreensão 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 sustentou o seu comportamento extraordinário”.
