Durante mais de seis décadas, os biólogos evolucionistas debateram se um sistema genético invulgar partilhado por formigas, abelhas e vespas ajudou a impulsionar uma das formas mais sofisticadas de organização social da natureza: a eussocialidade. Nas colônias eussociais, a reprodução é dividida entre rainhas e operárias, criando sociedades altamente cooperativas com funções especializadas.
Uma nova pesquisa da Universidade Estadual do Arizona mostra agora que a genética por si só não pode explicar como essas sociedades complexas evoluíram.
publicado em biologia atual, O estudo descobriu que a eusocialidade ocorre com mais frequência em insetos com sistemas genéticos haplodiplóides. No entanto, quase todo esse padrão pode ser atribuído a um grupo específico: os Hymenoptera aculeados, que incluem vespas, abelhas e formigas. Quando os insetos são considerados de forma mais ampla, a haplodiploidia por si só não prevê de forma confiável se a eussocialidade irá evoluir.
Os resultados sugerem que o surgimento repetido de sociedades complexas de insetos pode depender mais de características biológicas específicas de alguns grupos evolutivos do que da forma como os cromossomos são herdados.
“As pessoas discutem esta hipótese há quase 60 anos”, disse Sachin Suresh, estudante de doutoramento na Escola de Ciências da Vida da Universidade Estatal do Arizona e principal autor do estudo. “Havia muitas previsões teóricas, mas testes comparativos formais em insetos têm sido surpreendentemente raros”.
Por que os insetos eussociais são tão incomuns?
A eussocialidade é considerada uma das formas mais avançadas de organização social do mundo natural. As espécies que vivem desta forma formam colónias com gerações sobrepostas, cooperando na criação dos filhos e dividindo as responsabilidades reprodutivas. Apenas um indivíduo ou alguns indivíduos se reproduzem, enquanto outros servem como trabalhadores.
Todas as formigas, junto com as abelhas e algumas vespas, são eussociais. Em contraste, a eussocialidade raramente apareceu em outros grupos de insetos, incluindo cupins, tripes, pulgões e um pequeno número de besouros.
Durante muitos anos, os cientistas concentraram-se na haplodiploidia como uma possível explicação para a evolução deste estilo de vida com tanta frequência em formigas, abelhas e vespas. Sob este sistema genético, as fêmeas se desenvolvem a partir de óvulos fertilizados e possuem dois conjuntos de cromossomos, enquanto os machos se desenvolvem a partir de óvulos não fertilizados e possuem apenas um conjunto.
Este arranjo pode unir as irmãs mais intimamente umas às outras do que aos seus descendentes. A teoria evolucionista propôs, portanto, que as mulheres poderiam, por vezes, obter maiores vantagens evolutivas ajudando a criar as suas irmãs do que produzindo os seus próprios descendentes.
Essa ideia tornou-se altamente influente na biologia evolutiva e acabou aparecendo amplamente em livros didáticos de biologia. No entanto, apesar da sua importância, a hipótese raramente foi avaliada utilizando grandes conjuntos de dados empíricos abrangendo uma ampla gama de insetos.
Testando ideia evolucionária de 60 anos
Para testar a hipótese em maior escala, Suresh e o autor sênior Timothy Linkswear coletaram informações sobre comportamento social e genética de milhares de espécies de insetos. Eles então colocaram essas características nas duas maiores árvores genealógicas de insetos disponíveis em nível de espécie.
Usando métodos comparativos filogenéticos, os pesquisadores estimaram com que frequência a eussocialidade evoluiu entre insetos com sistemas genéticos diferentes.
Inicialmente, as descobertas pareciam apoiar a explicação tradicional. A eusocialidade parece estar emergindo com mais frequência entre insetos haplodiplóides.
No entanto, uma investigação mais detalhada revelou um quadro muito diferente. Quase todo o sinal estatístico vinha de um único ramo da árvore genealógica dos insetos.
“Quando testamos isso formalmente, descobrimos que não existe uma relação real entre os mecanismos de determinação genética e a eusocialidade”, disse Suresh. “Tem mais a ver com fatores ambientais e com as características da história de vida dos insetos”.
Depois de contabilizar a história evolutiva incomum dos Hymenoptera aculeados, os pesquisadores descobriram que os insetos haplodiplóides fora desse grupo evoluíram em eussocialidade a uma taxa semelhante à observada em insetos diplóides.
Cerca de 69.000 espécies revelam um padrão distinto
As descobertas também ajudam a reunir pesquisas recentes que lançaram dúvidas sobre a importância real da haplodiploidia para a evolução de sociedades complexas de insetos.
Ao examinar aproximadamente 69 mil espécies de insetos que representam uma ampla gama de diversidade de insetos, a equipe da Universidade Estadual do Arizona descobriu que a aparente relação entre haplodiploidia e eussocialidade é em grande parte o resultado da história evolutiva de linhagens específicas. Não parece representar nenhuma lei biológica universal.
Isto chama a atenção para outras características que podem ter ajudado formigas, abelhas e vespas a desenvolver repetidamente colónias altamente cooperativas.
Características como picadas, comportamento especializado de nidificação e outras características biológicas podem ter criado condições que tornaram a cooperação mais vantajosa e ajudaram sociedades sofisticadas de insetos a emergir continuamente.
Esta pesquisa representa um dos testes empíricos mais abrangentes até o momento de uma ideia fundamental na biologia evolutiva. Também destaca a importância de utilizar grandes conjuntos de dados comparativos para revisitar teorias que permaneceram influentes durante décadas.
