Como papagaios e tentilhões evoluíram cores vibrantes nas aves

Entre os animais, as aves estão entre as criaturas mais coloridas que existem. Mas de onde veio toda essa diversidade de cores tão impressionantes entre diferentes espécies de pássaros?

Quase todas as aves com penas ou bicos em tons vivos de vermelho, laranja e amarelo recorrem a um grupo de pigmentos chamado carotenoides para gerar essas tonalidades. O detalhe é que esses animais não conseguem produzir carotenoides por conta própria. Para obtê-los, dependem da alimentação, a partir das plantas que consomem.

Os papagaios fogem dessa regra: eles evoluíram uma forma totalmente nova de fabricar pigmentos coloridos, conhecidos como psittacofulvinas.

Embora a ciência conheça esses pigmentos diferentes há algum tempo, ainda era menos claro qual é a base bioquímica e genética que explica como as aves usam essas substâncias para variar de cor. Agora, dois estudos recentes e independentes - um sobre papagaios e outro sobre tentilhões - trouxeram pistas essenciais para decifrar esse quebra-cabeça.

Um dos trabalhos, publicado em Current Biology, foi liderado por um de nós (Daniel Hooper). O outro foi conduzido pelo biólogo português Roberto Abore e publicado na Science. Em conjunto, os dois estudos ampliam o que entendemos sobre como as aves constroem suas exibições coloridas - e como essas características evoluíram.

Uma única enzima

Os dois estudos mobilizaram grandes equipes internacionais. Com avanços recentes em sequenciamento genético, os pesquisadores analisaram quais regiões do genoma (o conjunto completo de DNA de um animal) determinam a variação natural de cor do amarelo ao vermelho em papagaios e tentilhões.

O mais surpreendente é que, apesar de esses dois grupos de aves produzirem suas cores por meio de tipos diferentes de pigmentos, os cientistas observaram que eles chegaram a resultados semelhantes por caminhos evolutivos parecidos.

O estudo de Arbore investigou o papagaio conhecido como dusky lory (Pseudeos fuscata), nativo da Nova Guiné, que apresenta faixas de penas que podem ser amarelas, laranjas ou vermelhas.

A pesquisa mostrou que as mudanças entre penas amarelas e vermelhas estavam associadas a uma enzima chamada ALDH3A2. Essa enzima converte pigmentos vermelhos dos papagaios em pigmentos amarelos.

Quando as penas em desenvolvimento contêm grandes quantidades dessa enzima, o resultado final é amarelo; quando há menos enzima, o resultado tende ao vermelho.

Os cientistas também verificaram que a ALDH3A2 explica a variação de cor em muitas outras espécies de papagaios que, de forma independente, evoluíram variações do amarelo ao vermelho.

Dois genes especiais

O tentilhão-de-cauda-longa (Poephila acuticauda) é uma ave canora nativa do norte da Austrália. Existem duas subespécies que se hibridizam e apresentam bicos de cores distintas: uma tem bico amarelo e a outra, bico vermelho.

A maior parte dos pigmentos carotenoides que as aves podem ingerir na dieta é amarela ou alaranjada; por isso, para produzir tons vermelhos, o corpo das aves precisa modificar de alguma forma a química desses pigmentos depois que eles são consumidos.

O estudo de Hooper avaliou como essa característica varia ao longo de toda a distribuição do tentilhão-de-cauda-longa na natureza e comparou isso com variações nos genomas das aves medidas. O resultado foi que a cor do bico nesses tentilhões estava ligada principalmente a dois genes: CYP2J19 e TTC39B.

Em conjunto, esses dois genes impulsionam a conversão de carotenoides amarelos provenientes da alimentação em carotenoides vermelhos.

No tentilhão-de-cauda-longa, a coloração amarela parece surgir de mutações que desligam esses genes especificamente no bico, mantendo-os ativos em outras partes do corpo, como os olhos.

Ao comparar o código de DNA desses genes de cor com o de outras espécies de tentilhões, os pesquisadores também concluíram que os ancestrais do tentilhão-de-cauda-longa moderno tinham bicos vermelhos, mas que bicos amarelos mutantes vêm se tornando mais comuns lentamente.

Como um dimmer de lâmpada

Juntos, esses estudos ajudam a mostrar como as cores podem evoluir em populações naturais.

Tanto em papagaios quanto em tentilhões, as mutações responsáveis pela variação do amarelo ao vermelho não alteraram a função das enzimas envolvidas. Em vez disso, elas afetaram onde e quando essas enzimas eram ativadas.

É como mudar a iluminação de um cômodo instalando um dimmer em um interruptor que já existe, em vez de retirar toda a luminária.

Os cientistas também demonstraram que, em populações selvagens tanto de papagaios quanto de tentilhões, mutações em apenas alguns genes conseguem alterar profundamente a estrutura química dos pigmentos - o suficiente para definir a diferença entre vermelho e amarelo.

Os genes-chave modificam a estrutura química da molécula do pigmento por meio da ação de uma enzima que acrescenta apenas um átomo de oxigênio ao pigmento. Isso o transforma de um vermelho vivo para um amarelo vivo nos papagaios e faz o inverso nos tentilhões, passando de um amarelo vivo para um vermelho vivo.

A maravilha da natureza

A evolução da cor nas aves está no centro das atenções desde que Charles Darwin as utilizou ao apresentar sua teoria da evolução por seleção natural. Entre espécies de aves próximas que vemos ao nosso redor, a diferença mais evidente costuma ser justamente a coloração.

Esses dois novos estudos mostram como poucos genes e a adição daquele único átomo de oxigênio podem mudar o rumo da evolução, dando origem a uma nova forma que parece dramaticamente diferente.

Se isso torna o animal mais bem-sucedido do ponto de vista evolutivo - talvez por parecer mais atraente para possíveis parceiros ou por se destacar mais -, pode contribuir para o surgimento de uma nova espécie.

Esse trabalho nos lembra a maravilha da natureza e evidencia que a evolução é um processo contínuo.

Para conservar espécies, precisamos proteger o máximo possível da complexidade genética delas. Cada indivíduo de uma população carrega um genoma único, e cada pequena variação é resultado de milhões de anos de evolução no passado. Essa variação também pode ser a chave para o desenvolvimento de uma nova espécie no futuro.

Simon Griffith, Professor de Ecologia Comportamental de Aves, Macquarie University, e Daniel Hooper, Pesquisador de pós-doutorado, Bioinformática e Biologia Computacional, American Museum of Natural History

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.