Novo estudo revela a evolução das lulas e dos chocos

As lulas e os chocos sempre foram criaturas algo enigmáticas. Exibem clarões de cor, deslocam-se em arranques súbitos de velocidade e resolvem problemas de formas que parecem sofisticadas demais para animais sem coluna vertebral.

Durante anos, os cientistas tentaram reconstruir a origem destes animais, mas a história permaneceu frustrantemente incompleta.

O obstáculo não era a falta de interesse, mas sim a escassez de provas sólidas. Os fósseis são raros e, muitas vezes, difíceis de interpretar, enquanto os dados genéticos têm sido fragmentários.

Durante muito tempo, os investigadores apenas puderam formular estimativas fundamentadas sobre o parentesco entre espécies e os momentos em que se separaram evolutivamente. Agora, esse retrato começou a ganhar nitidez.

O desafio de estudar a evolução das lulas

Um novo estudo reuniu grandes volumes de informação genética, incluindo três genomas de lulas sequenciados pela primeira vez, para estabelecer uma cronologia evolutiva mais clara.

O trabalho foi desenvolvido no Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa, onde os investigadores conseguiram finalmente ligar muitas das peças em falta.

“Lulas e chocos são criaturas extraordinárias, mas a sua evolução tem sido notoriamente difícil de estudar”, afirmou o Dr. Gustavo Sanchez, primeiro autor do artigo científico.

“A questão da sua ancestralidade tem sido investigada há décadas, e muitos grupos de investigação propuseram diferentes hipóteses evolutivas com base em diferentes características morfológicas e conjuntos de dados moleculares.”

“Com a nossa nova informação genómica, conseguimos esclarecer alguns dos mistérios em torno das suas origens.”

Uma família com muitas formas

As lulas e os chocos integram um grupo denominado decapodiformes, isto é, cefalópodes com dez membros. Podem ser encontrados em quase todos os ambientes oceânicos, desde recifes pouco profundos até águas escuras das grandes profundidades.

No entanto, não têm todos o mesmo aspeto. Uma característica comum a muitos destes animais é uma concha interna, embora esta também apresente grande diversidade.

Alguns possuem um osso de choco liso e arredondado. Outros têm uma estrutura fina, em forma de lâmina, chamada gládio. Há ainda espécies com conchas espiraladas e outras que perderam totalmente a concha.

As tentativas anteriores de traçar a sua árvore genealógica enfrentaram dificuldades porque os dados disponíveis não tinham robustez suficiente.

“As reconstruções anteriores da evolução dos decapodiformes foram elaboradas a partir de conjuntos de dados com resolução limitada e eram suscetíveis a sinais enviesados, ocultando as verdadeiras relações entre as diferentes espécies”, observou o Dr. Sanchez.

“Os dados de genomas completos fornecem agora uma imagem mais limpa e consistente da forma como estes animais evoluíram.”

As lulas têm genomas gigantes

Obter essa visão mais clara não foi simples. Os genomas das lulas e dos chocos são enormes, sendo que alguns têm o dobro do tamanho do genoma humano. Por isso, a sua sequenciação é um processo lento e exigente.

A recolha de amostras representa outro problema. Muitas espécies vivem longe da costa ou em grandes profundidades. Para a sequenciação, é essencial obter ADN fresco, algo que nem sempre é fácil.

“Algumas linhagens só são abundantes e altamente diversificadas em sistemas de recifes tropicais, como o Arquipélago Ryukyu, enquanto outras são enigmáticas e conhecidas apenas no mar profundo”, disse o Dr. Sanchez.

“Tivemos a sorte de encontrar algumas espécies-chave à nossa porta, em Okinawa, e de colaborar com colegas que têm acesso a amostras mais difíceis de obter.”

O resultado desse esforço é a primeira árvore evolutiva baseada em genomas que abrange quase todos os grandes grupos de decapodiformes. A sua concretização exigiu cinco anos e uma colaboração internacional.

Uma lula invulgar ajuda a preencher a lacuna

Uma das espécies mais intrigantes incluídas no estudo é a lula-chifre-de-carneiro, Spirula spirula. Raramente observada, possui uma concha interna firmemente enrolada que confundiu os cientistas durante anos.

“No passado, a estrutura da concha da lula-chifre-de-carneiro levou alguns cientistas a concluir erradamente que estava intimamente relacionada com os chocos”, afirmou o coautor do estudo Dr. Fernando Á. Fernández-Álvarez, do Instituto Espanhol de Oceanografia.

“Eu acreditava que este genoma poderia ajudar a colmatar uma lacuna fundamental e a esclarecer as questões evolutivas mais amplas dos cefalópodes.”

O genoma de Spirula spirula ajudou a corrigir pressupostos anteriores e reforçou o novo modelo evolutivo.

Animais que sobreviveram a uma extinção em massa

O estudo apresenta uma cronologia que altera a forma como os cientistas encaram estes animais. As lulas e os chocos terão provavelmente surgido no oceano profundo há cerca de 100 milhões de anos, durante o Cretácico médio.

Seguiu-se um dos acontecimentos mais dramáticos da história da Terra. Há aproximadamente 66 milhões de anos, a extinção do Cretácico-Paleogénico eliminou cerca de três quartos de todas as espécies, incluindo os dinossauros.

Porque não desapareceram também as lulas? A explicação poderá estar no local onde viviam. Os ambientes de mar profundo ofereciam bolsas de água rica em oxigénio que funcionavam como zonas de refúgio.

“A superfície do mar teria sido um ambiente muito hostil para os cefalópodes. Nessa altura, existiriam muito poucos habitats adequados e ricos em oxigénio perto da costa”, observou o Dr. Sanchez.

“A acidificação intensa dos oceanos em águas menos profundas também teria provavelmente degradado as suas conchas, pelo que o facto de alguma forma desta característica ter sido mantida ao longo da sua história evolutiva é prova das suas origens em oceanos mais profundos.”

Uma explosão de diversidade

Após o evento de extinção, as condições perto da superfície melhoraram. Os recifes de coral começaram a recuperar, criando novos habitats. As lulas e os chocos ocuparam essas áreas e iniciaram uma rápida diversificação.

“Depois das separações iniciais das linhagens no Cretácico, não observamos grande ramificação durante muitas dezenas de milhões de anos. Contudo, no período de recuperação K-Pg, vemos subitamente uma diversificação rápida, à medida que as espécies se adaptam e evoluem em ecossistemas novos e em transformação”, afirmou o Dr. Sanchez.

“Este é um exemplo de um modelo de ‘rastreio longo’: um período de mudanças limitadas seguido por uma explosão de diversidade.”

O que isto significa para a investigação futura

Este novo mapa evolutivo faz mais do que responder a questões antigas. Também fornece aos cientistas uma base para estudar como as lulas e os chocos desenvolveram as suas características invulgares.

Estes animais são conhecidos pelos seus sistemas nervosos avançados, comportamento complexo e capacidades como a camuflagem dinâmica. Compreender a sua história genética poderá ajudar a explicar a evolução dessas aptidões.

“As lulas e os chocos têm tantas características únicas em comparação com outros grupos animais que constituem uma fonte inesgotável de inspiração para os cientistas”, disse o coautor do estudo Daniel Rokhsar.

“Com estes genomas e com uma imagem clara das suas relações evolutivas, podemos fazer comparações relevantes para revelar as alterações moleculares associadas às grandes inovações dos cefalópodes, desde o aparecimento de novos órgãos e da camuflagem dinâmica até à complexidade neural que suporta o seu comportamento extraordinário.”

O estudo completo foi publicado na revista Nature Ecology & Evolution.