Uma nova investigação está a remodelar a compreensão dos cientistas sobre a evolução dos morcegos, com evidências que mostram que os morcegos provavelmente tiveram origem na Europa no final do Paleoceno, há cerca de 65 a 60 milhões de anos.
Durante décadas, os pesquisadores debateram onde os morcegos apareceram pela primeira vez. África, Ásia e América do Norte foram propostas como possíveis locais de nascimento.
Agora, uma equipa internacional de 137 investigadores de 64 países combinou dados genómicos de todas as famílias de morcegos vivas com evidências de fósseis antigos para reconstruir a história evolutiva dos únicos mamíferos do mundo capazes de voar verdadeiramente motorizado. O trabalho foi realizado através do Consórcio Bat1K, um esforço global dedicado ao sequenciamento dos genomas de todas as espécies vivas de morcegos e co-fundado pela professora da UCD, Emma Teeling.
Uma nova árvore genealógica de morcegos
O estudo, publicado em NaturezaForam examinados 103 genomas de morcegos, incluindo 42 conjuntos recém-construídos em nível de cromossomo, cobrindo todas as 21 famílias de morcegos reconhecidas. Os pesquisadores também incluíram evidências de 44 fósseis de morcegos.
Juntos, esses dados deram aos cientistas uma imagem mais clara de como os morcegos surgiram e se espalharam pelo planeta.
Os resultados mostram que os morcegos evoluíram pela primeira vez na Europa no final do Paleoceno. Seus descendentes migraram então para a África.
À medida que os morcegos se diversificaram, diferentes grupos expandiram-se para as Américas, Ásia e Austrália. Com o tempo, essas migrações produziram as linhagens dos principais morcegos encontrados hoje em todo o mundo.
Por que os morcegos são tão incomuns?
Os morcegos estão entre os mamíferos mais especializados da Terra. Eles são os únicos mamíferos capazes de voos motorizados sustentados, e a maioria das espécies pode navegar e caçar no escuro usando o som.
Eles representam cerca de um quinto de todos os mamíferos vivos e desempenham importantes papéis ecológicos em todo o mundo.
Muitas espécies de morcegos são excepcionalmente resistentes a doenças e podem viver mais do que outros mamíferos de tamanho semelhante. Ainda assim, os cientistas passaram décadas a resolver questões básicas sobre como os morcegos evoluíram e como evoluíram as suas características mais invulgares.
“É extraordinário que, após décadas de pesquisas e descobertas conflitantes, finalmente tenhamos uma árvore filogenética robusta que agora podemos usar para entender exatamente como e onde as características únicas dos morcegos evoluíram”, disse a principal autora sênior, Professora Emma Teeling, da Escola de Biologia e Ciências Ambientais da UCD e diretora cofundadora do Bat1K.
“Também temos o genoma para descobrir a base molecular destas adaptações espetaculares dos mamíferos e aprender onde os fósseis de morcegos são encontrados nesta árvore”.
Os professores assistentes Graham Hughes e Zixia Huang da Escola de Biologia e Ciências Ambientais da UCD também contribuíram para o projeto através do consórcio internacional Bat1K.
vôo e ecolocalização apareceram cedo
As descobertas também fornecem novas pistas sobre a origem de duas características definidoras dos morcegos: voo motorizado e ecolocalização.
“Uma vez que os morcegos são os únicos mamíferos conhecidos por terem desenvolvido um voo motorizado verdadeiro, as nossas descobertas apontam para a Europa como o local mais provável onde o voo motorizado de mamíferos evoluiu pela primeira vez”, disse o professor Teeling.
Os pesquisadores também analisaram fósseis de morcegos luxoQue fica no galho mais antigo da árvore genealógica dos morcegos. Esse fóssil mostra que a ecolocalização já havia aparecido perto do início da evolução dos morcegos.
No geral, as evidências indicam que tanto o voo motorizado quanto a ecolocalização surgiram antes que os grupos modernos de morcegos começassem a se diversificar. Essas habilidades podem ter ajudado a dar aos morcegos o seu notável sucesso evolutivo.
“A abordagem que usamos para modelar simultaneamente a evolução de espécies fósseis e vivas pode fazer o que outros métodos não conseguem – identificar o grupo mais antigo de morcegos fósseis, tendo em conta os dados genômicos, e descobrir quando e onde os morcegos se originaram”, disse a autora sênior, Professora Liliana M. Davalos, da Stony Brook University.
Reconstrução de um antigo genoma de morcego
Os pesquisadores também reconstruíram computacionalmente o genoma do antigo ancestral compartilhado por todos os morcegos vivos.
Esta reconstrução fornece um vislumbre da estrutura genética de um dos primeiros mamíferos voadores e cria um novo recurso para estudar como os morcegos evoluíram a sua extraordinária diversidade.
Os cientistas agora podem usar o conjunto de dados para investigar alterações genéticas associadas ao voo, ecolocalização, longevidade e resistência a doenças. Também pode ajudar os investigadores a compreender porque é que muitos morcegos são invulgarmente resistentes a doenças e vivem excepcionalmente tempo para o seu tamanho.
“Combinamos sequenciamento de DNA de última geração e métodos computacionais para gerar e comparar esses genomas e identificar os genes neles presentes”, disse o autor sênior, Professor Michael Hiller, do Instituto de Pesquisa Senckenberg em Frankfurt.
Os recursos genômicos podem, em última análise, contribuir para pesquisas humanas envolvendo envelhecimento, imunidade e resistência a doenças.
“Os morcegos nos surpreendem constantemente. Eles são um dos maiores experimentos da evolução”, disse a autora sênior, Professora Sonja Varnes, da Universidade de St Andrews e diretora cofundadora do Bat1K.
“Este extraordinário recurso genómico, o culminar de anos de colaboração internacional com Bat1K, está finalmente a permitir-nos compreender como a sua notável biologia evoluiu.”
“Este recurso para a comunidade de cientistas permite-lhes examinar a grande variedade de variações genómicas, que vão desde alterações de base única ausentes numa linhagem, mas presentes noutra, até centenas ou milhares de bases que deram origem à vasta diversidade de morcegos com os quais partilhamos o planeta, e a origem das suas características únicas”, disse o autor sénior, Professor David Ray, da Texas Tech University.
Décadas de amostras de todo o mundo
O projeto é o maior estudo até agora combinando genomas de morcegos e fósseis. Baseia-se em amostras recolhidas ao longo de décadas de morcegos de todo o mundo, incluindo espécies raras encontradas apenas em áreas remotas.
Além de identificar as possíveis origens geográficas dos morcegos, a análise também resolve várias divergências de longa data sobre como as diferentes famílias de morcegos estão relacionadas. Alguns resultados revelam relações evolutivas inesperadas entre grupos incomuns de morcegos.
“Este conjunto de dados representa décadas de trabalho de pesquisadores de campo em todo o mundo, coletando amostras de alguns dos lugares mais remotos, da Nova Zelândia a Madagascar”, disse o professor Teeling.
“Nada disto teria sido possível sem a dedicação e colaboração destes investigadores, que trabalharam juntos através do Consórcio Bat1K para reunir estes espécimes, permitindo-nos contar a história evolutiva destes extraordinários mamíferos voadores.”
O cromossomo X ajudou a resolver um longo debate
A reconstrução da árvore genealógica dos morcegos foi particularmente difícil porque diferentes partes do genoma dos morcegos podem preservar sinais conflitantes sobre sua história evolutiva.
Uma possível razão é que as primeiras linhagens de morcegos trocaram genes entre si. Como resultado, uma parte do genoma pode sugerir um conjunto de relações evolutivas, enquanto outra aponta para um padrão diferente.
No entanto, os investigadores descobriram que parte do cromossoma X preservou um registo particularmente claro das relações subjacentes entre grupos de morcegos.
Esse sinal ajudou a equipe a resolver árvores evolutivas que foram contestadas durante décadas.
O estudo foi apoiado em parte por parceiros internacionais, bem como pelo Conselho Europeu de Investigação, pela Science Foundation Ireland e pelo Conselho Irlandês de Investigação.
