Os cupins são um dos animais mais dominantes da Terra, formando enormes colônias que podem abrigar milhões de indivíduos. As suas sociedades altamente organizadas levantam uma questão óbvia: como é que um insecto com um sistema social tão avançado evoluiu de um antepassado solitário tão semelhante às baratas modernas?
Uma nova pesquisa da Universidade de Sydney oferece uma explicação inesperada. Em vez de se tornarem mais complexos com a adição de novos genes, os cupins desenvolveram comportamentos sociais avançados ao se livrarem de genes, incluindo genes relacionados à competição de espermatozoides. As descobertas lançam uma nova luz sobre o longo debate científico sobre se a monogamia foi um passo fundamental na evolução de sociedades complexas de insetos.
O estudo internacional foi publicado em 29 de janeiro ciênciarastrearam os cupins até os ancestrais das baratas comuns, incluindo as baratas “domésticas” de hoje, que começaram a se alimentar de madeira morta. Esta mudança nos hábitos alimentares desencadeou uma cascata de mudanças genéticas e comportamentais que levaram à criação de térmitas e das suas colónias fortemente unidas.
O estudo foi conduzido por uma equipe internacional que incluiu cientistas da China, Dinamarca e Colômbia.
“Os cupins evoluíram de ancestrais das baratas, que originalmente viviam em ambientes fechados e comiam madeira”, disse o autor sênior do artigo, professor Nathan Lo, da Escola de Vida e Ciências Ambientais da Universidade de Sydney. “Nosso estudo mostra que o DNA deles mudou primeiro quando eles se especializaram em comer essa dieta de baixa qualidade, e depois novamente quando se tornaram insetos sociais”.
Comparando genomas de insetos relacionados
Para entender como essas mudanças ocorrem, os pesquisadores analisaram e compararam genomas de alta qualidade de baratas, baratas de madeira e diversas espécies de cupins com níveis variados de organização social. As baratas são parentes próximos dos cupins e vivem em pequenos grupos familiares, o que as 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 mais simples do que os genomas das baratas. À medida que as térmitas se tornaram mais dependentes da cooperação e da partilha de alimentos dentro da colónia, perderam muitos genes envolvidos no metabolismo, digestão e reprodução.
“O resultado surpreendente foi que os cupins aumentaram a sua complexidade social ao perderem a complexidade genética”, disse o professor Luo. “Isto vai contra a suposição comum de que sociedades animais mais complexas requerem genomas mais complexos”.
Esperma revela o que é monogamia
Algumas das perdas genéticas mais reveladoras envolvem genes responsáveis pela formação das caudas dos espermatozoides, ou flagelos. Ao contrário das baratas e da maioria dos animais, os espermatozoides dos cupins não têm cauda e não sabem nadar.
“Tal perda não leva à monogamia”, disse o professor Luo. “Em vez disso, é um forte indicador de que a monogamia evoluiu”.
Em muitos animais, incluindo baratas, as fêmeas acasalam com vários machos. Isso resulta em intensa competição espermática, favorecendo os espermatozoides que podem usar a cauda para nadar rapidamente. Depois que os ancestrais dos cupins se tornaram monogâmicos, essa competição desapareceu. Sem competição espermática, manter genes que apoiam a motilidade espermática não é mais uma vantagem.
“Nossos resultados indicam que os ancestrais dos cupins eram estritamente monogâmicos”, disse o professor Luo. “Uma vez estabelecida a monogamia, não há mais qualquer pressão evolutiva para manter os genes envolvidos na motilidade dos espermatozoides”.
Estas descobertas contribuem diretamente para um debate científico mais amplo sobre se o parentesco genético próximo é necessário para a evolução 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 são cruciais para as sociedades de térmitas.
Como o compartilhamento de alimentos molda o papel dos cupins
O estudo também explica como as colônias de cupins se organizam internamente. Experimentos mostraram que o fato de os cupins jovens se tornarem operários ou futuros reis ou rainhas dos cupins depende em grande parte da nutrição durante o desenvolvimento inicial.
As larvas que recebem alimento abundante dos irmãos mais velhos desenvolvem um metabolismo de alta energia e tornam-se operárias não reprodutivas. As larvas que recebem menos alimento crescem inicialmente mais lentamente e mantêm a capacidade de se reproduzir mais tarde na vida, ou seja, tornam-se reis ou rainhas.
“Esses ciclos de feedback de compartilhamento de alimentos permitiram que as colônias adaptassem sua força de trabalho”, disse o professor Luo. “Eles ajudam a explicar como os cupins mantêm sociedades estáveis e eficientes durante longos períodos de tempo”.
A monogamia continua mesmo após a morte
Quando um rei ou rainha cupim morre, a monogamia geralmente continua. Em muitos casos, um dos seus descendentes assume o papel reprodutivo, o que leva à endogamia generalizada dentro do grupo.
“Isso fortalece ainda mais a correlação de uma perspectiva evolutiva”, disse o professor Luo, que faz parte de um vibrante e crescente grupo de pesquisa sobre insetos na Escola de Vida e Ciências Ambientais da Universidade de Sydney.
Repensando a evolução social
Ao combinar dados genómicos com estudos fisiológicos e comportamentais, os investigadores produziram uma das explicações mais detalhadas até agora sobre como as térmitas se transformaram de ancestrais solitários, semelhantes a baratas, em alguns dos organismos socialmente mais complexos da Terra.
“Este trabalho mostra que compreender a evolução social envolve mais do que apenas adicionar novas características”, disse o professor Luo. “Às vezes é sobre o que a evolução escolheu abrir mão.”
Recebeu financiamento da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, do Departamento Provincial de Ciência e Tecnologia de Guangdong e do Conselho Australiano de Pesquisa.
