As lulas e os chocos estão entre as criaturas mais fascinantes do mar, conhecidas pela sua pele que muda de cor e pelos seus movimentos semelhantes aos dos jatos. Durante décadas, os cientistas tentaram entender como essas criaturas incomuns evoluíram. O progresso é lento porque o seu registo fóssil é limitado e os seus genomas são complexos. Agora, novas pesquisas estão finalmente fornecendo respostas claras.
Um estudo foi publicado Ecologia e Evolução da Natureza Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) combinaram grandes conjuntos de dados genômicos com três genomas de lula recentemente sequenciados. Este trabalho revela um padrão de “fusível longo” que explica como as lulas e os chocos, juntos conhecidos como cefalópodes decapodiformes (de dez membros), evoluíram para os diferentes grupos vistos hoje.
Primeiro autor do estudo e cientista da equipe da Unidade de Genética Molecular do OIST. Gustavo Sánchez disse: “As lulas e os chocos são animais notáveis, mas a sua evolução tem sido notoriamente difícil de estudar. A questão da sua ancestralidade tem sido investigada há décadas, e muitos grupos de investigação propuseram diferentes características hipologísticas com base em diferentes características hipologísticas. Com os nossos novos dados genómicos, fomos capazes de resolver alguns dos mistérios que rodeiam as suas origens.”
Uma imagem clara da evolução das lulas e dos chocos
Lulas e chocos vivem em ambientes que vão desde águas oceânicas profundas até áreas costeiras rasas. Apesar da sua diversidade, a maioria partilha uma característica: uma concha interior. Essa estrutura varia muito, desde os ossos arredondados dos chocos até os gládios finos em forma de lâmina de muitas lulas, bem como as conchas espirais da lula com chifre de carneiro. Algumas espécies de águas rasas perderam completamente a concha.
Compreender como essas diferentes formas estão relacionadas é um desafio. Sánchez explica: “As reconstruções anteriores da evolução decapodiforme foram feitas a partir de conjuntos de dados com resolução limitada e eram propensas a sinais tendenciosos, obscurecendo as verdadeiras relações entre diferentes espécies. Os dados completos do genoma agora fornecem uma imagem mais clara e consistente de como estes animais evoluíram.”
Sequenciar o genoma da lula não é uma tarefa fácil. Seus genomas costumam ter até o dobro do tamanho dos genomas humanos, o que requer tecnologia avançada e poder computacional significativo para análise. A recolha de amostras adequadas também é difícil, uma vez que é necessário ADN fresco e muitas espécies vivem em habitats remotos ou de difícil acesso. “Alguns gêneros são abundantes e altamente diversos apenas em sistemas de recifes tropicais como as Ilhas Ryukyu, enquanto outros são enigmáticos e conhecidos apenas no fundo do mar. Temos a sorte de ter encontrado algumas espécies-chave à nossa porta em Okinawa e de colaborar com colegas com acesso a amostras mais desafiadoras”, disse Sanchez.
Construindo a primeira árvore evolutiva abrangente
A equipe de pesquisa criou a primeira árvore evolutiva para decapodiformes com base nas sequências do genoma de quase todos os principais gêneros. Esta conquista foi possível graças a uma colaboração global de cinco anos, incluindo o Aquatic Symbiosis Genomics Project, financiado pelo Wellcome Sanger Institute. O projeto visa sequenciar os genomas de uma ampla gama de espécies marinhas e de água doce, incluindo cefalópodes. Sanchez liderou o braço japonês do esforço.
“No projeto Symbiosis, sequenciamos o genoma continuamente há vários anos, mas permanecem várias lacunas importantes. Neste estudo, conseguimos preencher essas peças que faltavam no quebra-cabeça”, confirma Sanchez.
Uma espécie particularmente importante foi a rara lula com chifre de carneiro, Spirula spirula. Sua concha interna incomum há muito intriga os cientistas. O coautor, Dr. Fernando A. Fernández-Álvarez, do Instituto Espanhol de Oceanografia, reconheceu desde cedo sua importância. “No passado, a estrutura da casca da lula com chifre de carneiro levou alguns cientistas a concluir erroneamente que ela estava intimamente relacionada com o choco”. Fernández-Alvarez disse. “Acredito que este genoma pode ajudar a preencher uma lacuna importante e trazer clareza a questões evolutivas mais amplas nos cefalópodes”.
Uma origem no fundo do mar e uma evolução de “paus longo”
Ao combinar dados genômicos com evidências fósseis, os pesquisadores reconstruíram a linha do tempo e o contexto ecológico da evolução das lulas e dos chocos.
“Nossa análise mostra que esses animais se originaram nas profundezas do mar, habitat que ainda abriga espécies como a lula chifre de carneiro”, disse Sanchez.
O estudo indica que os principais grupos decapodiformes se dividiram durante o período médio do Cretáceo, há cerca de 100 milhões de anos. Mais tarde, há cerca de 66 milhões de anos, a extinção em massa do Cretáceo-Paleógeno (K-Pg) resultou na extinção de cerca de três quartos das espécies da Terra, incluindo os dinossauros. Apesar deste evento catastrófico, os ancestrais das lulas sobreviveram.
Os cientistas acreditam que esses primeiros cefalópodes encontraram abrigo em pequenos bolsões ricos em oxigênio nas profundezas do mar. Sánchez explica: “A superfície do oceano teria sido um ambiente muito hostil para os cefalópodes. Naquela época, muito poucos habitats adequados ricos em oxigénio estavam disponíveis perto da costa. A acidificação severa do oceano em águas rasas teria destruído as suas conchas, pelo que alguma forma desta característica foi preservada ou é evidência da sua história profunda.”
À medida que o planeta recupera, os recifes de coral regressam lentamente, criando novos ecossistemas de águas pouco profundas. Muitas linhagens de lulas e chocos expandiram-se então para este ambiente.
“Após a divisão inicial da linhagem no Cretáceo, não vemos muitas ramificações durante vários milhões de anos. No entanto, durante o período de recuperação do K-PG, de repente vemos uma rápida diversificação, à medida que as espécies se adaptam e evoluem para ecossistemas novos e em mudança. Este é um exemplo de um ‘pavio longo’, que segue um modelo de variação restrita chamado ‘pavio longo'”, disse Sanchez.
O que estes genomas revelam sobre a inovação dos cefalópodes
Os investigadores acreditam que este trabalho fornece uma base sólida para pesquisas futuras sobre as características únicas das lulas e dos chocos.
“As lulas e os chocos têm muitas características únicas em comparação com outros grupos de animais, o que os torna uma fonte inesgotável de inspiração para os cientistas”, disse o professor Daniel Rokhser, chefe da Unidade de Genética Molecular. “Com estes genomas e uma imagem clara das suas relações evolutivas, podemos fazer comparações significativas para descobrir as mudanças moleculares associadas às principais inovações dos cefalópodes, desde o surgimento de novos órgãos e camuflagem dinâmica até à complexidade neural que suporta o seu comportamento extraordinário.”
