A metamorfose dos insetos parece um processo quase mágico. Então, como — e por que — ela evoluiu? (Reza Alfiansyah via Getty Images) Como evoluiu a metamorfose? Quando uma lagarta eclode do ovo, passa as primeiras semanas de vida comendo o máximo que consegue. Em seguida, pendura-se de cabeça para baixo em uma folha ou caule e troca de pele, revelando o casulo. Lá dentro, o corpo da lagarta se decompõe e células especializadas, chamadas discos imaginais, começam a formar a estrutura da borboleta que emergirá. Em poucas semanas, ela estará pronta para acasalar e recomeçar todo o processo.  O processo de metamorfose é tão estranho que quase parece ficção científica. Mas como um ciclo de vida tão peculiar surgiu?  A resposta remonta a cerca de 480 milhões de anos atrás, aos primeiros insetos da Terra. Esses insetos não passavam por grandes transformações metamórficas ao longo de suas vidas, como sugerem as evidências fósseis; eles simplesmente emergiam de seus ovos como versões menores de si mesmos na fase adulta. À medida que envelheciam, trocavam de pele para crescerem cada vez mais. Hoje, ainda existem alguns insetos que não passam por metamorfose, como os peixinhos-de-prata ( Lepisma saccharinum ) e os insetos da ordem Archaeognatha.  Mas, de acordo com James Truman, biólogo e professor emérito da Universidade de Washington, algo mudou há cerca de 400 milhões de anos. Pequenas mutações genéticas fizeram com que as fases adulta e juvenil dos insetos tivessem aparências diferentes — um fenômeno chamado metamorfose incompleta. Em vez de eclodirem como versões minúsculas de si mesmos na fase adulta, os insetos que passam por metamorfose incompleta — chamados de insetos hemimetábolos — começam suas vidas na chamada fase ninfal.  As ninfas ainda se assemelham vagamente aos seus parentes adultos, mas também possuem pequenas estruturas onde as asas se desenvolverão. A cada muda, essas estruturas se desenvolvem ainda mais, até que a muda final revele asas adultas funcionais. Essas asas foram o que tornou a metamorfose incompleta um grande avanço evolutivo para os insetos — as asas são tão delicadas que seria difícil eclodir com asas totalmente funcionais, então era mais fácil que as asas se desenvolvessem junto com os insetos ao longo de suas vidas.  Após aproximadamente mais 50 milhões de anos, disse Truman, mais mutações genéticas alteraram ainda mais os estágios iniciais da vida dos insetos. Essas mudanças genéticas criaram insetos holometábolos, que são insetos que sofrem metamorfose completa. Em vez de eclodirem de seus ovos como ninfas, esses insetos começaram a emergir como larvas — criaturas semelhantes a vermes que não se parecem em nada com seus pais.  "A identidade dos pais não se reflete de forma alguma na identidade dos filhotes. Não há nenhuma semelhança", disse Truman à Live Science. "O termo [em latim] para 'larva' significa 'máscara', e de fato, o estágio larval mascara o estágio adulto."

Um gafanhoto-do-deserto adulto ao lado de duas ninfas. (Dick Culbert de Gibsons, BC, Canadá, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons) benefícios evolutivos Hoje, existem cerca de 5,5 milhões de espécies de insetos na Terra , e mais de 80% delas passam por metamorfose completa. A metamorfose provavelmente obteve tanto sucesso porque proporciona aos insetos muitas vantagens evolutivas, a primeira das quais foi o voo. Os insetos hemimetábolos foram os primeiros animais a desenvolver asas funcionais e alçaram voo muito antes de qualquer vertebrado.  "Durante 100 milhões de anos, os insetos tiveram o ar como seu parque de diversões", disse Truman. "Foi essa capacidade que realmente permitiu que os insetos dominassem." A metamorfose completa apresenta ainda mais vantagens. Como os estágios larval e adulto são muito diferentes, juvenis e adultos podem se especializar em atividades distintas; geralmente, as larvas passam a maior parte do tempo se alimentando, enquanto os insetos adultos se dedicam mais à reprodução. Em alguns casos, os adultos de certas espécies, como a mariposa-luna ( Actias luna ), sequer possuem boca funcional; após a metamorfose, passam o resto de suas curtas vidas buscando um parceiro e nunca mais se alimentam. Segundo Truman, a metamorfose também traz benefícios relacionados à competição por recursos, pois adultos e larvas podem ter dietas completamente diferentes. Em muitas espécies, as larvas se alimentam de recursos de curta duração, como carcaças e minhocas, enquanto os adultos se alimentam de recursos de longa duração, como néctar. Isso significa que larvas e filhotes não competem pelo mesmo alimento, permitindo que um número maior de indivíduos de cada faixa etária sobreviva.

Comparação entre os estágios larval e adulto do besouro Hércules. (kittikornphongok e MD Al-amin / 500px via Getty Images) Mistérios da Metamorfose Embora as vantagens evolutivas da metamorfose completa sejam claras, os detalhes de como esse processo complexo evoluiu pela primeira vez permanecem obscuros. "Existem duas escolas principais", disse Xavier Bellés Ros, pesquisador honorário do Conselho Superior de Investigações Científicas da Espanha, em um e-mail para a Live Science.  Uma ideia, defendida por Bellés Ros, propõe que a metamorfose completa evoluiu à medida que o estágio de ninfa se dividiu nas fases larval e pupal. A corrente oposta, apoiada por pesquisadores como Truman, argumenta que o estágio larval se originou de uma fase embrionária conhecida como proninfa, a breve fase em que um inseto começa a emergir do ovo. Os cientistas conhecem alguns dos genes-chave que controlam os estágios larval, pupal e adulto de insetos com metamorfose completa. "Cada estágio parece ser controlado por um gene regulador mestre", disse Truman. O que ainda não está claro é como esses mesmos genes funcionam em insetos mais simples que se desenvolvem sem transformações tão drásticas. Ainda assim, os pesquisadores afirmam que os mistérios persistentes da metamorfose fazem parte do seu fascínio. "Depois de 30 anos trabalhando com isso (e ainda estou trabalhando), desvendei apenas alguns mistérios", disse Bellés Ros. "Ainda há muito trabalho a ser feito, trabalho que certamente será fascinante para as futuras gerações de entomologistas." — Escrito por Marilyn Perkins , editado por Laura Geggel e Laura Mondragon

Pesquisadores identificam genes associados à longevidade de papagaio-verdadeiro

Mutações genéticas ao longo do processo evolutivo permitiriam a essas aves viver até 80 anos

Papagaio-verdadeiro em ninho no Pantanal, no Mato Grosso do Sul

Glaucia Seixas

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Rodrigo de Oliveira Andrade

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18:28
6 dez 2018

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BiodiversidadeBiologiaEvoluçãoGenética

 

Papagaios têm muito mais do que uma plumagem colorida. Como os seres humanos, possuem cérebros grandes em relação ao tamanho do corpo, com alta densidade de neurônios. Isso lhes permite vocalizar sílabas e articular palavras mais complexas, além de desenvolver várias habilidades cognitivas. Também chamam atenção pela longevidade: podem viver décadas. Há muito essas características intrigam os pesquisadores. Suas bases genéticas, no entanto, nunca haviam sido identificadas. Essa questão agora parece ter sido esclarecida por uma equipe de pesquisadores brasileiros e norte-americanos coordenada pelo neurobiólogo brasileiro Cláudio Vianna de Mello, professor da Universidade de Saúde e Ciência do Oregon, nos Estados Unidos. Em um estudo publicado nesta quinta-feira (06/12), na revista Current Biology, o grupo descreve o sequenciamento completo do genoma do papagaio-verdadeiro, uma das aves mais famosas da América Latina, e a identificação de genes que podem estar associados à sua vida longa, além de modificações em regiões regulatórias de genes que controlam o desenvolvimento do cérebro e a capacidade cognitiva desses animais.

O papagaio-verdadeiro (Amazona aestiva) exibe um colorido contrastante único. As fêmeas adultas ostentam uma plumagem vermelho-alaranjado com um fino anel externo avermelhado na íris. Nos machos, de bico negro, esse detalhe é amarelo-alaranjado. Com cerca de 35 centímetros de comprimento e peso médio de 400 gramas, vivem, em média, 60 anos — mas alguns alcançam até oito décadas de vida. “Esses animais apresentam uma longevidade única”, explica Mello. “Levando em conta o seu tamanho, era para viverem aproximadamente 20 anos.” Isso porque a expectativa média de vida das aves, e dos animais, em geral, está associada às dimensões de cada espécie. Quanto maior o animal, mais ele vive. Isso, porém, não se aplica aos papagaios, que podem viver até três vezes mais do que se esperaria baseado em seu tamanho.

Casal de papagaio-verdadeiro no Cerrado do Mato Grosso do Sul. Glaucia Seixas

Para investigar as origens da resistência e longevidade desses papagaios, a equipe de Mello sequenciou o seu genoma, comparando-o, em seguida, com os de outras 30 espécies de aves disponíveis em bancos de dados genômicos. “A ideia era verificar diferenças e semelhanças entre o genoma dos papagaios-verdadeiros e o de outras aves longevas, como a araracanga [Ara macao], que vive, em média, entre 40 e 60 anos, ou cuja longevidade correspondesse ao esperado baseado no tamanho”, esclarece Mello, que coordenou uma equipe de pesquisadores de diversas instituições de pesquisa, entre elas as universidades federais do Rio de Janeiro (UFRJ) e do Pará (UFPA), e o Laboratório Nacional de Computação Científica (LLCC). Os pesquisadores identificaram características genômicas únicas dos papagaios e de outras aves longevas, incluindo modificações em pelo menos 300 genes potencialmente capazes de influenciar os mecanismos de longevidade desses animais.

Um deles é o gene TERT, que codifica uma proteína que faz parte de uma enzima chamada telomerase, que protege os telômeros. De modo semelhante ao plástico na ponta dos cadarços, essas estruturas recobrem as extremidades dos cromossomos, os pacotes de DNA enovelado. Mello explica que a função da telomerase é impedir que os cromossomos se deteriorem durante o processo de divisão celular. “Há algum tempo a redução no tamanho dos telômeros é interpretada como um indicador do processo de envelhecimento celular, um sinal de degradação biológica”, explica. “No entanto, nossas observações sugerem que o TERT, ao longo do processo evolutivo, sofreu mutações que alteraram sua atividade, de modo que a telomerase, nesses papagaios, seria mais ativa, retardando o processo de envelhecimento celular. Isso contribuiria para a manutenção de sua longevidade.”

Os machos adultos ostentam um fino anel externo amarelo-alaranjado na íris, além do bico negroGlaucia Seixas

A equipe coordenada por Mello também identificou mutações em genes associados a mecanismos de reparo no DNA, controle de proliferação celular, proteção a estresse oxidativo do sistema imune, entre outros, os quais podem ter um papel na manutenção da longevidade aumentada. No estudo, eles destacam, ainda, a identificação de regiões de DNA divergentes do padrão encontrado em outras aves longevas, nas regiões regulatórias de genes envolvidos no desenvolvimento do cérebro e em aspectos da função cerebral, e que podem estar associados ao aumento do cérebro e da capacidade cognitiva dos papagaios.

Artigo científico

 
WIRTHLIN, M. et al. Parrot genomes and the evolution of heightened longevity and cognition. Current Biology. v. 28, p. 1–8, dez. 2018.