Alterações genéticas explicam caudas mais longas em cobras arborícolas

Cientistas identificaram as alterações genéticas que favoreceram a evolução de caudas mais longas em cobras arborícolas ao longo de várias linhagens.

O resultado indica que modificações semelhantes no ADN voltaram a remodelar, repetidamente, o corpo das cobras como resposta à vida nas árvores.

Pistas nos corpos das cobras

Ao analisar 323 cobras de 110 espécies, o padrão mais evidente de caudas mais compridas surgiu nas espécies que vivem sobretudo em ambientes arborícolas.

A partir da comparação entre esses grupos, Jia-Tang Li, do Instituto de Biologia de Chengdu (CIB), associou o aumento do comprimento da cauda a alterações genéticas herdadas.

Em linhagens diferentes, o mesmo traço - caudas mais longas - apareceu de forma independente, sugerindo uma resposta evolutiva repetida, e não um único evento de origem.

Essa repetição reduz as hipóteses e aponta para mecanismos biológicos concretos que determinam quantas vértebras se formam na cauda.

Função das caudas mais longas

Em ramos estreitos, uma cauda maior dá à cobra mais pontos de contacto e mais controlo quando o corpo se torce.

Trabalhos anteriores já tinham mostrado que as espécies trepadoras tendem a apresentar caudas mais longas do que parentes terrestres, provavelmente por facilitar o equilíbrio e a aderência.

Na nova comparação, o comprimento da cauda aumentou de forma tão estreita com o número de vértebras caudais que a associação atingiu 0.91.

Com uma relação tão forte, a questão deixa de ser apenas a forma externa e passa a centrar-se em como, no embrião, continuam a ser acrescentados segmentos na extremidade posterior.

Criar um mapa do genoma

Para seguir a pista do ADN por trás deste padrão, a equipa do CIB construiu um genoma de alta qualidade para a cobra-gato verde.

A nova montagem abrangeu 18 cromossomas e recuperou 98.1% num teste padrão de completude.

Ao usar Boiga cyanea e a distante espécie arborícola Ahaetulla prasina, os investigadores puderam comparar dois “ensaios” separados conduzidos pela própria evolução.

Ao confrontar linhagens afastadas, o argumento a favor da convergência ficou mais convincente, porque sinais semelhantes tornam-se mais difíceis de atribuir ao acaso.

Genes sob pressão

Foram encontradas várias alterações genéticas partilhadas em componentes do programa de desenvolvimento que ajudam a dividir o corpo em unidades repetidas.

Essas unidades repetidas são os somitos, blocos corporais iniciais que mais tarde dão origem às vértebras, e as cobras produzem um número invulgarmente elevado deles.

Entre os alvos mais marcantes estiveram genes que ajudam a controlar quando se formam novos segmentos do corpo, onde ocorre a separação entre eles e de que modo a coluna se alonga.

Como ambas as linhagens arborícolas exibiram mudanças semelhantes, é provável que as caudas mais longas tenham surgido através da mesma via biológica.

Um relógio mais rápido

Outra pista veio do relógio de segmentação, um temporizador molecular que espaça a formação de novos segmentos corporais durante o desenvolvimento inicial.

Nas cobras, esse temporizador funciona cerca de quatro vezes mais depressa do que em ratos ou lagartos, permitindo a formação de mais peças vertebrais.

O novo estudo identificou novas mudanças evolutivas em genes que contribuem para manter esse temporizador a funcionar no ritmo certo.

Estes indícios não demonstram diretamente cada etapa, mas apontam o compasso do desenvolvimento como uma alavanca plausível.

Alterações em interruptores de ADN

As mudanças não se limitaram aos genes: também atingiram regiões de ADN próximas que controlam quando os genes são ativados.

Várias dessas regiões reguladoras situavam-se perto de elementos centrais do sistema que define onde o corpo termina e onde começa a cauda.

Em testes de laboratório, a maioria dessas regiões comportou-se de forma diferente em cobras arborícolas quando comparadas com cobras que permanecem no solo.

Estas alterações podem ajustar a calendarização do crescimento, permitindo caudas mais compridas sem modificar os próprios genes.

A evolução mantém o foco

A vida nas árvores surgiu muitas vezes nas cobras, mas não parece ter desencadeado um aumento súbito no aparecimento de novas espécies.

A maior parte das transições para esse habitat partiu de ancestrais terrestres, e não de linhagens aquáticas, mostrando de onde, em geral, começou a mudança repetida.

A cauda mais longa parece estar menos associada a uma diversificação rápida e mais adaptada a uma função específica.

Esta diferença é importante, porque uma anatomia útil pode resolver um desafio ecológico sem aumentar o número de linhagens de cobras.

Para além das caudas das cobras

Vias de desenvolvimento semelhantes moldam outras partes do corpo em vertebrados, razão pela qual este resultado ultrapassa o estudo das cobras.

Em ratos, alterar um único gene pode encurtar a cauda ou acrescentar mais ossos caudais, dependendo de como a mudança afeta o timing do crescimento.

Este paralelo com os ratos torna o resultado nas cobras mais credível, porque a mesma via já é conhecida por alterar caudas noutro vertebrado.

Também sugere que a evolução, muitas vezes, ajusta sistemas de desenvolvimento já existentes em vez de criar mecanismos totalmente novos.

O que ainda falta

Mesmo com pistas genómicas fortes, os investigadores ainda não conseguem observar, em tempo real, estas alterações específicas de ADN a remodelar um embrião de cobra.

A equipa de Li no CIB e os seus colaboradores continuam sem os sistemas laboratoriais flexíveis comuns em ratos, o que atrasa testes diretos em embriões de cobra.

Trabalhos futuros terão de realizar ensaios diretos que ativem ou desativem interruptores e genes candidatos e, depois, meçam o crescimento da cauda.

Até lá, o artigo oferece a explicação mais clara até ao momento, embora algumas ligações causais ainda precisem de ser demonstradas.

O que isto significa

A vida nas árvores favoreceu repetidamente caudas mais longas em cobras, e a evolução respondeu através de alterações tanto nos genes como nos interruptores que orientam o crescimento vertebral.

Este conhecimento poderá, no futuro, ajudar biólogos a testar como os planos corporais mudam entre espécies, desde répteis que se agarram a ramos até mamíferos.