Os cupins estão entre os animais mais dominantes do planeta, formando enormes colônias que podem conter milhões de indivíduos. As suas sociedades altamente organizadas levantam uma questão óbvia: como é que os insectos com sistemas sociais tão sofisticados evoluíram a partir de ancestrais solitários que se assemelham muito às baratas modernas?
Uma nova pesquisa da Universidade de Sydney aponta para uma explicação inesperada. Em vez de se tornarem mais complexos com a adição de novos genes, os cupins desenvolveram melhores comportamentos sociais, eliminando genes associados à competição de espermatozoides. As descobertas fornecem uma nova visão sobre um debate científico de longa data sobre se a monogamia é um passo importante na evolução de sociedades complexas de insetos.
Pesquisa internacional, publicada em 29 de janeiro ciênciaO cupim remonta às baratas comuns, que foram os ancestrais das baratas “domésticas” de hoje, que começaram a se alimentar de madeira morta. Esta mudança na dieta inicia uma série de mudanças genéticas e comportamentais que eventualmente dão origem a cupins e às suas colônias firmemente formadas.
A pesquisa foi conduzida por uma equipe internacional que incluiu cientistas da China, Dinamarca e Colômbia.
“Os cupins evoluíram de ancestrais das baratas que começaram a viver dentro de casa e a comer madeira”, disse o professor Nathan Lowe, da Escola de Vida e Ciências Ambientais da Universidade de Sydney, autor sênior do artigo. “Nosso estudo mostra como o DNA deles mudou primeiro quando eles se especializaram nessa dieta de baixa qualidade e depois mudou novamente quando se tornaram insetos sociais”.
Comparações de genomas entre insetos relacionados
Para compreender como estas mudanças se desenrolaram, os investigadores analisaram e compararam genomas de alta qualidade com diferentes níveis de organização social em baratas, pica-paus e várias espécies quentes. As baratas são parentes próximos dos cupins e vivem em pequenos grupos familiares, o que os torna um importante elo evolutivo.
Um dos padrões mais claros que surgiram é que os genomas das baleias e das baratas são menores e menos complexos do que os genomas das baratas. À medida que as térmitas se tornaram dependentes da cooperação e da partilha de alimentos nas suas colónias, perderam muitos genes envolvidos no metabolismo, na digestão e na reprodução.
“O resultado surpreendente é que os cupins perderam complexidade genética e aumentaram a sua complexidade social”, disse o professor Low. “Isso vai contra a crença comum de que sociedades animais mais complexas requerem genomas mais complexos”.
O que o esperma revela sobre a monogamia
Alguns dos danos genéticos mais reveladores envolvem genes responsáveis pela formação da cauda ou flagelo do espermatozóide. Ao contrário das baratas e da maioria dos animais, os espermatozoides dos cupins não têm cauda e são incapazes de nadar.
“Essa perda não causa monogamia”, disse o professor Low. “Em vez disso, é um forte indicador de que a monogamia já evoluiu”.
Em muitos animais, incluindo baratas, as fêmeas acasalam com vários machos. Isso leva a uma intensa competição espermática, favorecendo os espermatozoides que podem nadar mais rápido usando a cauda. Depois que os ancestrais afetuosos se tornaram monogâmicos, essa competição desapareceu. Sem competição espermática, não havia vantagem adicional em manter genes que apoiam o movimento espermático.
“Nossos resultados indicam que os ancestrais dos cupins eram estritamente monogâmicos”, disse o professor Low. “Depois que a monogamia cessou, não houve mais pressão evolutiva para manter os genes envolvidos na motilidade dos espermatozoides”.
Estas descobertas referem-se diretamente a um debate científico mais amplo sobre se o parentesco genético próximo é necessário para o desenvolvimento de sistemas sociais complexos. Embora alguns investigadores tenham argumentado que não é necessário um elevado grau de parentesco, novas evidências sugerem que a monogamia e os fortes laços genéticos eram essenciais para sociedades calorosas.
Como é que a partilha de alimentos molda o papel das baleias?
O estudo explica como as colônias quentes se organizam internamente. Experimentos mostraram que o fato de um jovem cupim se tornar um trabalhador ou um futuro rei ou rainha depende da nutrição durante o desenvolvimento inicial.
As larvas que recebem grandes quantidades de alimento dos irmãos mais velhos desenvolvem um metabolismo de alta energia e tornam-se operárias, que não se reproduzem. As larvas que consomem menos alimentos crescem lentamente no início e mantêm a capacidade de se tornarem reprodutivas, ou seja, rei ou rainha, mais tarde na vida.
“Esses ciclos de feedback de compartilhamento de alimentos permitem que as colônias ajustem sua força de trabalho”, disse o professor Low. “Eles ajudam a explicar como os cupins mantêm sociedades estáveis e altamente eficientes durante longos períodos de tempo”.
A monogamia continua após a morte
Quando um rei ou rainha morre, a monogamia geralmente continua. Em muitos casos, os seus descendentes assumem um papel reprodutivo, resultando numa reprodução generalizada dentro da colónia.
“De uma perspectiva evolutiva, isto reforça a relação”, disse o professor Low, que faz parte de um grupo dinâmico e crescente 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 anatómicos e comportamentais, os investigadores apresentaram uma das explicações mais detalhadas até à data sobre como as baleias evoluíram de ancestrais solitários, semelhantes a baratas, para alguns dos organismos socialmente mais complexos da Terra.
“Este trabalho mostra que compreender a evolução social não envolve apenas adicionar novas características”, disse o professor Low. “Às vezes, a evolução tem a ver com aquilo que ela escolhe abandonar.”
O financiamento foi recebido da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, do Departamento de Ciência e Tecnologia da Província de Guangdong e do Conselho Australiano de Pesquisa.
