Como os cupins perderam genes e construíram sociedades complexas

Cupins constroem algumas das “cidades” mais impressionantes do mundo animal, com colónias que podem chegar a milhões de indivíduos.

Um estudo recente indica que o caminho até esse tipo de vida social não foi pavimentado por uma sequência de “melhorias” genéticas.

Em vez disso, tudo indica que os cupins simplificaram os próprios genomas, eliminando genes que deixaram de ser necessários quando a cooperação e a vida em família se tornaram a regra.

Ao reconstruir a história evolutiva dos cupins a partir de antepassados semelhantes a baratas, os investigadores observaram que passos decisivos rumo a uma organização social avançada aparecem não como ganhos genéticos, mas como perdas genéticas - sobretudo perdas ligadas à reprodução e à competição entre espermatozoides.

Essas alterações sugerem que a evolução dos cupins não se resume a criar novos comportamentos. Ela também envolveu remodelar a biologia para tornar viável a vida em colónia.

De parentes das baratas a comedores de madeira

A narrativa começa com uma mudança de modo de vida. Os ancestrais dos cupins não surgiram já como “campeões” da vida social. Em aparência e hábitos, lembravam muito mais as baratas.

Em algum momento, porém, esses insetos passaram a viver dentro de madeira morta e a alimentar-se dela - uma dieta difícil e de baixa qualidade, complicada de sustentar individualmente.

“Os cupins evoluíram de ancestrais de baratas que começaram a viver dentro da madeira e a comê-la”, afirmou o autor sénior do estudo, Nathan Lo, da Universidade de Sydney.

“Nosso estudo mostra como o DNA deles mudou primeiro à medida que se especializavam nessa dieta de baixa qualidade e, depois, mudou novamente quando passaram a ser insetos sociais.”

Essa virada importa porque madeira existe em abundância, mas oferece pouco do ponto de vista nutricional. Para sobreviver dela, ou o animal dispõe de truques biológicos muito eficazes - ou conta com apoio.

Os cupins optaram pelo apoio. O novo trabalho sugere que, à medida que a cooperação se tornou central, o conjunto de ferramentas genéticas foi sendo ajustado de formas que tornaram mais fácil sustentar a vida em colónia.

Cupins perderam genes, mas ganharam organização

Para mapear essas mudanças, os cientistas compararam genomas de alta qualidade de baratas, de “baratas-da-madeira” (parentes próximos que já vivem em grupos familiares menores) e de várias espécies de cupins, que diferem no grau de complexidade das suas colónias.

Um dos padrões mais nítidos foi, curiosamente, simples: os genomas de cupins e de baratas-da-madeira são menores e menos complexos do que os genomas de baratas.

Isso contraria o que muita gente suporia. É comum imaginar que sociedades maiores e mais intrincadas exijam um DNA igualmente mais intrincado. Aqui, os dados apontam na direção oposta.

Conforme os cupins passaram a depender mais uns dos outros - partilhando alimento, dividindo tarefas e coordenando o desenvolvimento -, parecem ter descartado muitos genes associados a metabolismo, digestão e reprodução.

“O resultado surpreendente é que os cupins aumentaram sua complexidade social perdendo complexidade genética”, disse Lo. “Isso vai contra a suposição comum de que sociedades animais mais complexas exigem genomas mais complexos.”

A ideia não é que os cupins tenham “degenerado” geneticamente. O ponto é que a colónia passou a ser a unidade mais relevante.

Quando o indivíduo passa a depender do grupo para sobreviver - especialmente para processar alimento e nutrir os mais jovens -, certas funções biológicas deixam de ser “minha responsabilidade” e passam a ser “nossa responsabilidade”. Ao longo da evolução, isso abre espaço para a perda de genes que se tornam menos úteis dentro de um sistema social partilhado.

Espermatozoides sem cauda

As perdas mais chamativas envolveram os espermatozoides. Em muitos animais, incluindo as baratas, as fêmeas podem acasalar com vários machos, criando uma competição dentro do trato reprodutivo.

Espermatozoides que nadam mais rápido e resistem por mais tempo tendem a levar vantagem; por isso, a seleção favorece características como a cauda (flagelo), que ajuda na locomoção.

Com cupins é diferente. Os espermatozoides dos cupins não têm cauda e são imóveis. A mudança é tão extrema que praticamente indica, por si só, que algo grande se alterou no sistema de acasalamento.

“Essa perda não causa monogamia”, disse Lo. “Em vez disso, é um forte indicativo de que a monogamia já evoluiu.”

Ou seja: uma vez que os ancestrais dos cupins se tornaram estritamente monogâmicos, a “corrida” entre espermatozoides deixou de existir.

Sem a competição entre espermatozoides de múltiplos machos, também desapareceu a forte pressão evolutiva para manter a maquinaria genética necessária à produção de espermatozoides que nadassem rápido.

“Nossos resultados indicam que os ancestrais dos cupins eram estritamente monogâmicos”, disse Lo. “Uma vez que a monogamia foi fixada, não havia mais pressão evolutiva para manter genes envolvidos na motilidade dos espermatozoides.”

Laços familiares em colónias de cupins

Esse ponto conecta-se a um debate maior sobre como sociedades complexas de insetos evoluem. Uma linha de argumentação, antiga, afirma que é preciso alta parentesco dentro do grupo - laços genéticos próximos - para que a cooperação extrema se mantenha estável ao longo do tempo. Outra defende que o parentesco ajuda, mas não é indispensável.

Este estudo pende para a ideia de que o parentesco é crucial, pelo menos no caso dos cupins. Se os seus ancestrais eram, de facto, estritamente monogâmicos, então os irmãos dentro da colónia seriam altamente aparentados.

Isso facilita que a seleção natural favoreça comportamentos em que indivíduos abrem mão da própria reprodução para ajudar a criar parentes. Em termos simples: ajudar os seus irmãos ainda pode espalhar “os seus” genes, porque eles partilham uma grande parte deles.

Alimentação molda os papéis dos cupins

A investigação também olha para dentro da colónia para entender como os cupins mantêm a máquina social a funcionar. Não é por acaso que existam operários e reprodutores.

O estudo descreve experiências que mostram que a nutrição no início da vida tem um papel decisivo em determinar quem se torna o quê.

Larvas que recebem alimento em abundância de irmãos mais velhos intensificam o metabolismo energético e desenvolvem-se como operárias.

Elas não se reproduzem, mas sustentam a colónia - constroem, procuram alimento, defendem e alimentam outros. Já as larvas que recebem menos alimento crescem mais lentamente no começo e preservam a possibilidade de, mais tarde, tornarem-se futuros reis ou rainhas.

“Esses ciclos de retroalimentação de partilha de alimento permitem que as colónias ajustem finamente sua força de trabalho”, explicou Lo. “Eles ajudam a explicar como os cupins mantêm sociedades estáveis e altamente eficientes por longos períodos.”

É um sistema interno de controlo bem engenhoso: alimentar intensamente alguns jovens para produzir operários agora, enquanto outros ficam “em reserva” como potenciais reprodutores mais adiante. Assim, a colónia ajusta o equilíbrio conforme a necessidade.

Endogamia, mas com um propósito

Outro detalhe surge quando um rei ou uma rainha morre. Seria razoável supor que o parceiro sobrevivente simplesmente acasalaria de novo com alguém de fora. No entanto, sociedades de cupins frequentemente mantêm tudo “em família”.

O posto vago costuma ser ocupado por um descendente do próprio casal real. Isso gera endogamia dentro da colónia, o que pode soar alarmante - até lembrar o que a colónia está a otimizar: parentesco genético e estabilidade social.

Isso não significa que cupins estejam imunes aos riscos da endogamia. Ainda assim, o sistema pode persistir porque ajuda a preservar vínculos genéticos estreitos, que tornam a cooperação extrema viável do ponto de vista evolutivo.

Perder genes para ganhar sociedade

Em conjunto, o estudo propõe uma explicação surpreendentemente elegante de como mudanças nos genes ajudaram os cupins a transitar de ancestrais semelhantes a baratas para sociedades altamente organizadas e duradouras.

O percurso não foi apenas inventar novos comportamentos sociais. Também envolveu consolidar a monogamia, remodelar o desenvolvimento por meio da partilha de alimento e permitir que certos genes desaparecessem quando deixaram de ser úteis.

“Este trabalho mostra que entender a evolução social não é apenas adicionar novos traços. Às vezes, é sobre o que a evolução escolhe deixar para trás”, concluiu Lo.