Mudanças genéticas explicam caudas mais longas em cobras arborícolas

Cientistas identificaram as alterações genéticas que ajudaram cobras que vivem em árvores a evoluir caudas mais longas em várias linhagens.

O resultado indica que mudanças semelhantes no ADN remodelaram repetidamente o corpo desses animais como resposta à vida no ambiente arborícola.

Pistas nos corpos das cobras

Ao analisar 323 cobras de 110 espécies, o padrão mais consistente de caudas alongadas apareceu justamente nas espécies que passam a maior parte do tempo em árvores.

Ao comparar esses grupos, Jia-Tang Li, do Instituto de Biologia de Chengdu (CIB), associou caudas mais longas a mudanças genéticas herdadas.

Em linhagens distintas, o mesmo padrão de cauda mais comprida surgiu de forma independente, o que aponta para uma resposta evolutiva repetida - e não para uma origem única.

Essa repetição ajuda a restringir a explicação a mecanismos biológicos específicos que controlam quantas vértebras se formam na cauda.

Função das caudas mais longas

Em galhos estreitos, uma cauda maior dá à cobra mais pontos de contacto e melhora o controlo quando o corpo se torce.

Estudos anteriores já tinham mostrado que espécies trepadoras apresentam caudas mais longas do que parentes terrestres, possivelmente por favorecerem equilíbrio e aderência.

Na nova comparação, o comprimento da cauda aumentou de forma tão estreita com a contagem de vértebras caudais que a associação chegou a 0.91.

Com uma ligação tão forte, o enigma passa a ser menos sobre a forma externa e mais sobre como os embriões continuam a acrescentar segmentos na parte posterior do corpo.

Criando um mapa do genoma

Para rastrear o ADN por trás desse padrão, a equipa do CIB montou um genoma de alta qualidade para a cobra-gato-verde.

A nova montagem cobriu 18 cromossomas e recuperou 98.1% num teste padrão de completude.

Com Boiga cyanea e a distante espécie arborícola Ahaetulla prasina, os investigadores puderam comparar dois “experimentos” separados conduzidos pela própria evolução.

Ao contrapor linhagens distantes, o argumento a favor da convergência evolutiva fica mais robusto, porque sinais coincidentes são mais difíceis de atribuir ao acaso.

Genes sob pressão

Várias mudanças partilhadas em genes apareceram em componentes do programa de desenvolvimento que ajudam a dividir o corpo em unidades repetidas.

Essas unidades repetidas são os somitos - blocos corporais iniciais que mais tarde dão origem às vértebras - e as cobras formam um número invulgarmente elevado deles.

Entre os alvos mais destacados estavam genes que ajudam a regular quando novos segmentos corporais se formam, onde ocorre a divisão e como a coluna se alonga.

Como as duas linhagens arborícolas exibiram mudanças semelhantes, é provável que caudas mais longas tenham surgido pela mesma via biológica.

Um relógio mais rápido

Outra pista veio do relógio de segmentação, que funciona como um temporizador molecular ao espaçar a formação de novos segmentos do corpo durante o crescimento inicial.

Nas cobras, esse temporizador funciona cerca de quatro vezes mais rápido do que em ratos ou lagartos, permitindo que se formem mais peças vertebrais.

O novo estudo encontrou alterações evolutivas adicionais em genes que ajudam a manter esse relógio em ritmo.

Esses sinais não demonstram cada etapa de forma direta, mas apontam a cadência do desenvolvimento como uma alavanca provável.

Interruptores de ADN também mudam

As diferenças não se limitaram aos genes: também surgiram alterações em regiões próximas de ADN que controlam quando os genes são ativados.

Várias dessas regiões regulatórias estavam perto de partes-chave do sistema que define onde o corpo termina e onde a cauda começa.

Em testes de laboratório, a maioria dessas regiões comportou-se de modo diferente em cobras arborícolas quando comparadas às que permanecem no solo.

Mudanças desse tipo podem alterar o momento do crescimento, possibilitando caudas mais longas sem modificar os genes em si.

A evolução mantém o foco

A vida em árvores apareceu muitas vezes na história evolutiva das cobras, mas não parece ter desencadeado uma explosão de novas espécies.

A maioria das transições para esse habitat partiu de ancestrais terrestres, e não de linhagens associadas à água, indicando de onde normalmente veio essa mudança repetida.

Assim, a cauda mais longa parece menos relacionada a diversificação rápida e mais ajustada a uma função específica.

Essa diferença é importante porque uma anatomia útil pode resolver um problema ecológico sem aumentar o número de linhagens de cobras.

Para além das caudas de cobras

Vias de desenvolvimento semelhantes moldam outras partes do corpo em vertebrados, e é por isso que este resultado vai além das cobras.

Em ratos, alterar um único gene pode encurtar a cauda ou acrescentar mais ossos caudais, dependendo de como isso afeta o timing do crescimento.

Esse paralelo com ratos torna o achado em cobras mais confiável, porque a mesma via já altera caudas noutro vertebrado.

Também sugere que a evolução muitas vezes ajusta sistemas de desenvolvimento existentes, em vez de criar outros totalmente novos.

O que ainda falta

Mesmo com pistas genómicas fortes, os investigadores ainda não conseguem observar, em tempo real, essas mudanças exatas de ADN a remodelar um embrião de cobra.

A equipa de Li no CIB e os colaboradores ainda não dispõem de sistemas laboratoriais flexíveis, comuns em ratos, o que torna mais lentos os testes diretos em embriões de cobras.

Trabalhos futuros precisarão de ensaios diretos que desliguem e liguem interruptores candidatos ou genes e, depois, meçam o crescimento da cauda.

Até lá, o artigo oferece a explicação mais clara até agora, embora algumas ligações causais ainda precisem ser comprovadas.

O que isto significa

A vida nas árvores favoreceu repetidamente caudas mais longas em cobras, e a evolução respondeu com mudanças tanto nos genes quanto nos interruptores regulatórios que orientam o crescimento das vértebras.

Esse conhecimento pode, no futuro, ajudar biólogos a testar como planos corporais mudam entre espécies, de répteis que se agarram a galhos a mamíferos.