Alterações genéticas explicam caudas mais longas em cobras das árvores

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

A descoberta indica que modificações semelhantes no ADN voltaram a remodelar, repetidamente, o corpo das cobras como resposta à vida arborícola.

Pistas a partir do corpo das cobras

Ao analisar 323 cobras de 110 espécies, o padrão mais evidente de caudas mais longas surgiu nas espécies que vivem sobretudo nas árvores.

A partir da comparação entre esses grupos, Jia-Tang Li, do Instituto de Biologia de Chengdu (CIB), associou o aumento do comprimento da cauda a mudanças genéticas herdadas.

Em linhagens distintas, o mesmo padrão de cauda mais longa apareceu de forma independente, sugerindo uma resposta evolutiva repetida e não uma única origem.

Esta repetição afunila a explicação para mecanismos biológicos concretos que determinam quantas vértebras se formam na cauda.

Função das caudas mais longas

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

Trabalhos anteriores já tinham mostrado que espécies trepadoras apresentam caudas mais longas do que parentes que vivem no solo, o que provavelmente facilita o equilíbrio e a aderência.

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

Com uma ligação tão forte, o enigma passou a ser menos a forma exterior e mais a forma como os embriões continuam a acrescentar segmentos na extremidade posterior.

Criar um mapa do genoma

Para encontrar o ADN por detrás deste padrão, a equipa do CIB construiu um genoma de alta qualidade para a cobra-gato-verde.

A nova montagem estendeu-se por 18 cromossomas e recuperou 98.1% num teste padrão de completude.

Ao usar Boiga cyanea e a distante espécie arborícola Ahaetulla prasina, os investigadores puderam comparar dois ensaios separados conduzidos pela própria evolução.

Ao confrontar linhagens afastadas, o argumento a favor da convergência ficou mais robusto, porque sinais coincidentes são mais difíceis de atribuir ao acaso.

Genes sob pressão

Várias alterações genéticas partilhadas apareceram em partes do programa de desenvolvimento que ajudam a dividir o corpo em crescimento em unidades repetidas.

Essas unidades repetidas são os somitos, blocos corporais iniciais que mais tarde originam as vértebras, e as cobras formam um número invulgarmente elevado deles.

Entre os alvos mais marcantes estavam genes que contribuem para controlar quando surgem novos segmentos do corpo, onde ocorre a separação entre eles e de que modo a coluna se alonga.

Como ambas as linhagens arborícolas exibiram mudanças semelhantes, é provável que as caudas mais longas tenham surgido através do mesmo percurso biológico.

Um relógio mais rápido

Outra pista residia no relógio de segmentação, um temporizador molecular que, no início do desenvolvimento, espaça a formação de novos segmentos corporais.

Nas cobras, esse temporizador funciona cerca de quatro vezes mais depressa do que em ratos ou lagartos, permitindo a formação de mais peças vertebrais.

O novo estudo identificou alterações evolutivas recentes em genes que ajudam a manter esse temporizador sincronizado.

Estes sinais não demonstraram diretamente cada etapa, mas apontaram o ritmo do desenvolvimento como uma alavanca plausível.

Mudanças em interruptores de ADN

As alterações não se limitaram aos genes: também envolveram regiões próximas do ADN que controlam quando os genes são ativados.

Várias destas regiões reguladoras situavam-se junto de componentes-chave do sistema que define onde o corpo termina e a cauda começa.

Em testes laboratoriais, a maioria destas regiões comportou-se de forma diferente em cobras arborícolas quando comparadas com as que permanecem no solo.

Estas diferenças podem alterar o calendário do crescimento, permitindo caudas mais longas sem modificar os próprios genes.

A evolução mantém o foco

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

A maioria das transições para esse habitat começou em ancestrais terrestres, e não em linhagens associadas à água, indicando onde normalmente se iniciou essa mudança repetida.

A cauda mais longa parece estar menos ligada a uma diversificação rápida e mais ajustada a uma função específica.

Esta distinção é importante, porque uma anatomia útil pode resolver um problema ecológico sem aumentar o número de linhagens de cobras.

Para além das caudas das cobras

Vias de desenvolvimento semelhantes moldam outras partes do corpo em vertebrados, razão pela qual este resultado vai além das cobras.

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

Este paralelo nos ratos torna o resultado em cobras mais credível, porque a mesma via já é conhecida por modificar caudas noutro vertebrado.

Também sugere que a evolução tende a ajustar sistemas de desenvolvimento já existentes, em vez de criar mecanismos inteiramente novos.

O que ainda falta

Apesar de pistas genómicas fortes, os investigadores ainda não conseguem observar, em tempo real, estas mudanças específicas no ADN a remodelarem um embrião de cobra.

A equipa do CIB liderada por Li e os seus colaboradores continuam sem sistemas laboratoriais tão flexíveis como os usados em ratos, o que abranda testes diretos em embriões de cobra.

Trabalhos futuros terão de realizar ensaios diretos que alternem interruptores reguladores ou genes candidatos e, depois, meçam o crescimento da cauda.

Até lá, o artigo fornece a explicação mais clara até ao momento, embora algumas ligações causais ainda precisem de prova.

O que isto significa

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

Esta perceção poderá, no futuro, ajudar biólogos a testar como os planos corporais mudam entre espécies, de répteis que se agarram a ramos a mamíferos.