BORBOLETAS MOSTRAM A ORIGEM DE ESPÉCIES COMO UM PROCESSO EVOLUTIVO, NÃO UM EVENTO ÚNICO.

Por Rossetti

A evolução de novas espécies pode não ser tão difícil quanto parece, mesmo quando as populações divergentes permanecem em contato e continuam a produzir descendentes. Essa é a conclusão dos estudos publicados na revista Reports Cell de um estudo que examinou as seqüências do genoma completo de 32 borboletas Heliconius da floresta tropical da América Central, que representam cinco espécies diferentes. (Science Daily)

A evolução de novas espécies pode não ser tão difícil quanto parece, mesmo quando as populações divergentes permanecem em contato e continuar a produzir descendentes. Essa é a conclusão de um estudo publicado na Cell Press Journal Cell Reports em 31 de outubro de 2013, que examinou as seqüências do genoma completo de 32 borboletas Heliconius da floresta tropical da América Central, que representam cinco espécies diferentes. (Crédito: Marcus Kronforst)

A evolução de novas espécies pode não ser tão difícil quanto parece, mesmo quando as populações divergentes permanecem em contato e continuar a produzir descendentes. Essa é a conclusão de um estudo publicado na Cell Press Journal Cell Reports em 31 de outubro de 2013, que examinou as seqüências do genoma completo de 32 borboletas Heliconius da floresta tropical da América Central, que representam cinco espécies diferentes. (Crédito: Marcus Kronforst)

As borboletas têm realizado uma bela experiência natural para os estudiosos da evolução, pois nos permite abordar questões importantes sobre processos evolutivos. Pelo menos essa é a conclusão de Marcus Kronforst da Universidade de Chicago.  Os biólogos , muitas vezes pensam na origem de novas espécies como um momento no tempo em que a nova espécie se divide a partir de uma velha, e este tipo de pensamento é refletido nas árvores evolutivas ‘, ou filogenia que traçamos. Na realidade, a evolução é um processo de longo prazo que se desenrola em etapas, e especiação não é diferente.

Kronforst e seus colegas descobriram que a divergência inicial entre populações de borboletas é restrita a uma pequena fração do genoma. No caso das borboletas, os principais genes estão envolvidos na modelação das asas. As espécies de borboletas têm padrões muito diferentes das asas, que são importantes no comportamento de acasalamento das borboletas e evitar predadores.

Na comparação desses cruzamentos, espécies estreitamente relacionadas a uma espécie terceira mostrou que centenas de alterações genômicas haviam surgido muito rapidamente no tempo evolutivo e posteriormente as primeiras diferenças começaram a se fixar.

Marcus achou somente uma pequena fração do genoma que é marcadamente diferente entre espécies estreitamente relacionadas, mas as outras partes do genoma mostram as mesmas diferenças entre as espécies mais distante relacionadas. Isso indica que as mudanças genéticas que são importantes para causar especiação estão bem agrupadas no início do processo de especiação, mas não tão tarde no processo, o padrão geral de divergência genoma começa lento e depois decola.

Os pesquisadores vêem o processo como uma espécie de cabo-de-guerra entre a seleção natural e o fluxo gênico. O resultado, no caso das borboletas tem sido uma divergência rápida de espécies impulsionadas por uma combinação de novas mutações e genes emprestados. Os genomas de borboleta também mostram que os mesmos pontos no genoma têm sido importantes em vários eventos de especiação.

Além de borboletas, é possível que este tipo de especiação, em que a seleção natural para a ecologia faz com que a origem de novas espécies tenha sido importante na evolução de outros organismos.

Heliconius melpomene mimetiza a Heliconius erato por todo o neotrópicos. Em qualquer local que se vá as duas espécies evoluíram padrões idênticos de coloração. Recentemente, grupos de pesquisa nos EUA mostraram que os “interruptores” genéticos de padrão nas duas espécies são controlados pelas mesmas regiões de DNA, de tal modo que os genes estão em locais idênticos no genoma e determinam a banda vermelha ou amarela das asas posteriores. Isto implica que a evolução dos mesmos padrões mimetismo nas duas espécies foi facilitada por um sistema compartilhado geneticamente. A predação contra os padrões anormais de asa dirige a evolução do mimetismo através da seleção natural, um sistema compartilhado de desenvolvimento pode influenciar as matérias-primas em favor de certos tipos de padrões. Padrões que se apresentam alternativos também podem emergir caso não haja predação e ele pode estabelecer uma nova espécie. Isso significa que a seleção natural pode favorecer tanto a manutenção dos padrões de cores do animal quanto favorecer um novo tipo de padrão e possivelmente uma nova espécie.

Sem título

Obviamente que a ligação entre a adaptação do padrão das asas e especiação requer mudanças de comportamento. As preferências de acasalamento de populações divergentes precisam evoluir para corresponder a seus padrões de asa e determinar suas respectivas espécies. As experiências de cruzamento realizadas no Panamá mostram que os genes subjacentes a estas mudanças de comportamento estão intimamente associados com genes padrão de cor, ou seja, o gene Distal-less esta ligado ao comportamento direta, ou ainda indiretamente através do controle orquestrado de outros genes.

Parece que há “hotspots” no genoma que são susceptíveis a mudança evolutiva, influenciando características tão diversas como padrões das asas e preferências de acasalamento.

Existem algumas regiões da Amazônia onde essas duas espécies, H. melpomene e H. eratotrocam genes através de híbridos, um caso excepcional na natureza na qual eles são férteis e diluem maquinários gênicos nas populações criando padrões de coloração idênticos porém, conferindo ao longo das populações a distinção entre as duas espécies. Existe então uma diversidade grande de Heliconius (42 espécies) com semelhanças si, entre as duas espécies citadas como exemplo existem diversas subespécies, 29 em cada um desses dois grupos e existe variação dentro da própria subespécie. Abaixo vemos a diversidade morfológica e da coloração de da subspécies Heliconius melpomene belulla da Colômbia.

Diversidade da subespécies Heliconius melpomene belulla. Fonte: Butterflies of america

Diversidade da subespécies Heliconius melpomene belulla.
Fonte: Butterflies of america

Sabendo que a mudança nas cores e forma das asas das borboletas é determinada por um, ou alguns genes, o que torna o caso interessante é que as diferentes cores não são um caso de evolução convergente. Pelo contrário, é um verdadeiro intercâmbio de material genético que ocorre entre espécies diferentes. Um evento evolutivo raro de grandes proporções até agora desconhecido em outros animais.

Nestes casos, acontece que duas espécies cruzam e seus descendentes, embora híbridos, mostram-se férteis e selecionadas positivamente graças ao benefício conferido pela coloração das asas. Isso termina por desestimular os predadores, educando-os de acordo com o padrão e coloração. Então Heliconius melpomene e erato trocam genes que permitem a formação de híbridos saudáveis e com padrão de coloração próximo.

É um método muito mais rápido para evoluir em vez de esperar que o resultado provenha de evolução convergente ou a partir de eventos únicos como citado na reportagem acima.

Referências

Gene flow persists millions of years after speciation in Heliconius butterflies. BMC Evolutionary Biology 2008, 8:98
Butterfly genome reveals promiscuous exchange of mimicry adaptations among species. Nature. 26 October 2011.
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