Dois grupos de peixes sem qualquer parentesco próximo perderam, de forma independente, glóbulos vermelhos funcionais - uma prova de que o sangue branco surgiu mais de uma vez ao longo da evolução dos vertebrados.
A descoberta muda a forma como se entende o aparecimento de características extremas de transporte de oxigénio e deixa claro que resultados idênticos podem emergir mesmo sem uma história genética partilhada.
Perda paralela de glóbulos vermelhos
A ficha caiu de vez quando se identificou que uma linhagem esguia de águas quentes, conhecida como peixe-macarrão, apresentava a mesma condição de sangue branco antes associada apenas ao peixe-gelo antártico.
O indício de paralelismo ganhou força depois que H. William Detrich, Ph.D., da Northeastern University, descreveu que a falta de sangue no peixe-gelo se deve à perda de genes responsáveis por transportar oxigénio.
Na sequência, ele uniu-se a colaboradores chineses para investigar se uma perda semelhante existia noutro lugar.
As comparações genómicas em larga escala revelaram que o peixe-macarrão chegou ao estado “sem sangue” por um padrão diferente de dano genético, em vez de simplesmente repetir o trajecto observado no peixe-gelo.
Em conjunto, isso confirmou um mesmo ponto de chegada fisiológico moldado por histórias evolutivas distintas.
O resultado abre espaço para uma comparação mais profunda: como cada linhagem conseguiu sobreviver sem glóbulos vermelhos.
Função dos glóbulos vermelhos
A maioria dos peixes depende de glóbulos vermelhos porque essas células conseguem concentrar oxigénio em volumes minúsculos e distribuí-lo rapidamente pelo corpo.
Dentro de cada célula, a hemoglobina - proteína que se liga ao oxigénio e depois o liberta - capta oxigénio nas guelras e o entrega aos tecidos.
Os músculos também recorrem à mioglobina, uma proteína que armazena oxigénio dentro das células, permitindo que a natação continue quando a procura aumenta de repente.
Quando genes inactivam esses pigmentos, os peixes passam a depender do oxigénio dissolvido e de uma circulação redesenhada, o que reduz os ambientes em que conseguem prosperar.
Perda de genes no peixe-gelo antártico
No peixe-gelo, blocos inteiros de genes de hemoglobina desapareceram, e os animais deixaram de produzir glóbulos vermelhos ao longo de milhões de anos.
A água fria do Oceano Austral contém mais oxigénio dissolvido, o que diminui a pressão para “empacotar” oxigénio dentro de células.
“Isso significa que os peixes-gelo antárticos conseguem depender do oxigénio que está fisicamente dissolvido no fluido do sangue”, afirmou Detrich.
Ainda assim, essa vantagem de ambientes frios não explicava como o peixe-macarrão sobrevivia sem glóbulos vermelhos em habitats muito afastados dos mares polares.
Danos genéticos diferentes
Os investigadores sequenciaram 11 espécies de peixe-macarrão e mapearam as lesões ao longo dos seus genes relacionados ao oxigénio, encontrando um padrão que não correspondia ao observado no peixe-gelo.
Considerando as 12 espécies, a equipa identificou o gene da mioglobina ausente em todas, o que sugere uma perda única e precoce no ancestral comum.
Em vez de grandes deleções de genes de hemoglobina, cada linhagem de peixe-macarrão apresentou mutações menores que impediam a produção de proteínas funcionais nos glóbulos vermelhos.
Esses danos desalinhados levaram ao mesmo resultado de sangue branco, mas deixaram impressões digitais genéticas distintas nos genomas de peixe-macarrão e de peixe-gelo.
Uma vida presa à juventude
Os peixes-macarrão asiáticos vivem apenas um ano, e esse ciclo rápido favorece uma forma de neotenia: a idade adulta é alcançada mantendo características juvenis.
Os adultos reproduzem-se perto do fim desse ano, mas continuam finos e transparentes - e o sangue nunca fica vermelho.
Estudos com larvas de peixes mostraram que a pele pode fornecer grande parte do oxigénio no início, antes de as guelras assumirem a maior carga.
Ao carregarem essa biologia juvenil para a fase adulta, os peixes-macarrão tornaram os glóbulos vermelhos menos indispensáveis, permitindo que genes de oxigénio avariados persistissem sem os matar.
Ajustes “de fábrica” para pouco oxigénio
Com menos oxigénio ligado no sangue, ambos os grupos compensaram bombeando mais fluido e expandindo redes de vasos de pequeno calibre.
A nova análise apontou para angiogénese - a formação de novos vasos sanguíneos - e para genes de desenvolvimento do coração que mudaram sob forte selecção.
Trabalhos anteriores com o peixe-gelo antártico já descreviam corações aumentados e maior volume sanguíneo, o que ajudava a levar oxigénio suficiente aos tecidos.
Essas melhorias custam energia e espaço, o que ajuda a explicar por que peixes sem hemoglobina continuam raros e sujeitos a limitações severas.
O peso do acaso na evolução
Biólogos chamam isso de evolução convergente: características semelhantes que surgem de forma independente, já que as duas linhagens não herdaram juntas a condição de ausência de sangue.
O estudo também recorreu ao conceito de contingência histórica - acontecimentos ao acaso que condicionam o que vem depois - para justificar por que os danos genéticos pareciam tão diferentes.
Um possível gatilho citado foi um transposão, sequência genética capaz de se deslocar e, num único passo, interromper genes.
Depois que esses acidentes ocorreram, a selecção natural só pôde actuar com o que restou, favorecendo corpos que ainda conseguissem atender à procura por oxigénio.
Sobreviver em águas mais quentes
A distribuição do peixe-macarrão asiático vai do leste da Rússia ao Vietname, passando por China, Coreia e Japão, em águas costeiras e de rios mais quentes.
“Eles não têm a vantagem de um ambiente frio e rico em oxigénio como o Oceano Austral”, disse Detrich.
Os peixes-macarrão mantêm-se delgados, muitas vezes com apenas 2 a 10 polegadas (5 a 25 centímetros) de comprimento, o que deixa os tecidos mais próximos do sangue.
Esse formato reduz a distância que o oxigénio precisa percorrer, mas habitats quentes podem conter menos oxigénio, o que acrescenta stress adicional.
À procura de mais parentes
A identificação do peixe-macarrão sugere que outros vertebrados podem ter sido negligenciados: espécies que, discretamente, perderam proteínas de oxigénio quando as condições permitiram a sobrevivência.
Agora, equipas podem rastrear genomas de peixes à procura de genes de transporte de oxigénio quebrados e, em seguida, testar como coração, volume de sangue e comportamento se ajustam.
“No fim, pode haver mais espécies do que pensamos que não dependem de glóbulos vermelhos para transportar oxigénio”, afirmou Detrich.
Cada novo exemplo ajudaria a refinar o que biólogos conseguem prever apenas a partir da genética - e o que continua dependente da história.
O que isso implica para os investigadores
Esses dois grupos de peixes chegaram ao mesmo desfecho de sangue branco, mas exibiram caminhos distintos nos genes e na história de vida.
Será necessário combinar trabalho de campo e testes em laboratório para descobrir quais compensações têm maior peso - e quais não funcionam.
Créditos da imagem: Xuhongyi Zhen.
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