Mudanças genéticas explicam caudas mais longas em cobras arborícolas

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

O resultado indica que modificações semelhantes no DNA remodelaram repetidamente o corpo desses répteis como resposta à vida nas árvores.

Pistas no corpo das cobras

Ao analisar 323 cobras de 110 espécies, o padrão mais evidente de caudas mais compridas apareceu nas espécies que vivem principalmente em árvores.

Comparando esses grupos, Jia-Tang Li, do Instituto de Biologia de Chengdu (CIB), associou o alongamento da cauda diretamente a mudanças genéticas herdadas.

Em linhagens diferentes, o mesmo padrão de cauda longa surgiu de forma independente, o que aponta para uma resposta evolutiva recorrente - e não para uma única origem.

Essa repetição reduz o leque de explicações e direciona a busca para mecanismos biológicos específicos que determinam quantas vértebras se formam na cauda.

Função das caudas mais longas

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

Estudos anteriores já tinham mostrado que espécies que escalam árvores apresentam caudas mais longas do que parentes que vivem no solo, provavelmente facilitando 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 um vínculo tão forte, o enigma deixou de ser apenas a forma externa e passou a concentrar-se em como os embriões continuam a acrescentar segmentos na extremidade posterior.

Criando um mapa do genoma

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

A nova montagem abrangeu 18 cromossomos e recuperou 98,1% num teste padrão de completude.

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

Com a comparação entre linhagens distantes, o argumento a favor de convergência ganhou mais força, já que sinais coincidentes são mais difíceis de atribuir ao acaso.

Genes sob pressão

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

Essas unidades repetidas são os somitos, blocos corporais iniciais que mais tarde formam as vértebras - e as cobras produzem uma quantidade incomum deles.

Entre os alvos que mais se destacaram estavam genes que ajudam a controlar quando novos segmentos surgem, onde se separam e de que forma a coluna se alonga.

Como as duas linhagens arborícolas exibiram alterações semelhantes, é provável que as caudas mais longas tenham surgido pelo mesmo caminho biológico.

Um relógio mais rápido

Outra pista veio do relógio de segmentação, que funciona como um temporizador molecular para espaçar a formação de novos segmentos do corpo no início do desenvolvimento.

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

O novo estudo encontrou mudanças evolutivas recentes em genes que ajudam a manter esse temporizador sincronizado.

Esses indícios não demonstram cada etapa de modo direto, mas apontam o ritmo do desenvolvimento como uma alavanca provável.

Mudanças em interruptores de DNA

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

Várias dessas regiões reguladoras ficavam perto de componentes-chave do sistema que define onde o corpo termina e onde a cauda começa.

Em testes laboratoriais, a maioria dessas regiões comportou-se de maneira diferente em cobras arborícolas quando comparadas às que permanecem no chão.

Essas mudanças podem alterar o momento do crescimento, permitindo formar caudas mais longas sem mexer nos genes em si.

A evolução mantém o foco

A vida nas árvores surgiu muitas vezes entre as cobras, mas isso não parece ter desencadeado uma explosão de novas espécies.

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

A cauda mais longa parece estar menos ligada a uma diversificação rápida e mais ajustada a um papel funcional específico.

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 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 essa mudança afeta o timing do crescimento.

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

Isso também sugere que a evolução frequentemente ajusta sistemas de desenvolvimento já existentes, em vez de criar mecanismos inteiramente novos.

O que ainda falta

Mesmo com pistas genómicas robustas, os investigadores ainda não conseguem observar essas mudanças exatas no DNA remodelando um embrião de cobra em tempo real.

A equipa do CIB liderada por Li e os seus colaboradores ainda não dispõem de sistemas laboratoriais tão flexíveis quanto os usados com ratos, o que atrasa testes diretos em embriões de cobras.

Trabalhos futuros terão de fazer ensaios diretos que ativem ou desliguem interruptores candidatos ou genes candidatos e, em seguida, meçam o crescimento da cauda.

Até lá, o artigo apresenta a explicação mais clara até agora, ainda que algumas ligações causais precisem de confirmação.

O que isto significa

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

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