Uma das maiores transformações da história da vida ocorreu há mais de 600 milhões de anos, quando um organismo unicelular deu origem aos primeiros animais. Com seus corpos multicelulares, os animais evoluíram em uma variedade impressionante de formas, como baleias que pesam 200 toneladas, pássaros que voam seis milhas no céu e sidewinders que deslizam pelas dunas do deserto.
Os cientistas há muito se perguntam como eram os primeiros animais, incluindo questões sobre sua anatomia e como encontravam comida. Em um estudar publicado na quarta-feira, os cientistas encontraram respostas tentadoras em um grupo pouco conhecido de criaturas gelatinosas chamadas geléias de pente. Embora os primeiros animais permaneçam um mistério, os cientistas descobriram que as geléias de pente pertencem ao ramo mais profundo da árvore genealógica dos animais.
O debate sobre a origem dos animais dura décadas. No início, os pesquisadores confiaram muito no registro fóssil para obter pistas. Os mais antigos fósseis definitivos de animais datam de cerca de 580 milhões de anos, embora alguns pesquisadores tenham afirmado ter encontrado outros ainda mais antigos. Em 2021, por exemplo, Elizabeth Turner, paleontóloga canadense, relatou ter encontrado Fósseis de 890 milhões de anos de possíveis esponjas.
As esponjas fariam sentido como o animal mais antigo. São criaturas simples, sem músculos ou sistema nervoso. Eles se ancoram no fundo do oceano, onde filtram a água através de um labirinto de poros, aprisionando pedaços de comida.
As esponjas são tão simples, na verdade, que pode ser uma surpresa que sejam animais, mas sua composição molecular revela seu parentesco. Eles produzem certas proteínas, como o colágeno, que são produzidas apenas por animais. Além do mais, seu DNA mostra que eles estão mais relacionados aos animais do que a outras formas de vida.
A partir da década de 1990, à medida que os cientistas coletavam DNA de mais espécies animais, eles tentaram desenhar a árvore genealógica dos animais. Em alguns estudos, as esponjas foram parar no galho mais fundo da árvore. Nesse cenário, os animais desenvolveram um sistema nervoso somente depois que as esponjas se ramificaram.
Mas no início dos anos 2000, outros cientistas chegaram a uma conclusão surpreendentemente diferente. Eles descobriram que o ramo mais profundo dos animais eram geleias de pente – criaturas esguias e ovais que muitas vezes desenvolvem um conjunto distinto de bandas iridescentes que piscam na escuridão do oceano profundo.
Muitos especialistas relutaram em aceitar essa conclusão, porque significava que a evolução animal era mais estranha do que eles imaginavam. Por um lado, geléias de pente não eram tão simples quanto esponjas. Eles têm um sistema nervoso: uma teia de neurônios circulando seus corpos controla seus músculos.
Para resolver o debate pente-geléia-versus-esponja, pesquisadores de todo o mundo coletaram DNA de mais espécies de animais oceânicos. E em vez de olhar para genes individuais, os pesquisadores descobriram como sequenciar genomas inteiros.
Mas a avalanche de novos dados não conseguiu resolver o debate. Alguns cientistas acabaram montando uma árvore em que as esponjas eram o galho mais profundo, enquanto outros acabaram com geléias de pente.
O novo estudo, publicado na revista Nature, baseou-se em um novo método para usar o DNA para rastrear a evolução animal.
Em estudos anteriores, os cientistas analisaram como certas mutações surgem em diferentes ramos animais. Uma mutação pode fazer com que uma única letra genética, conhecida como base, mude para uma letra diferente. Essa mutação será então herdada pelos descendentes de um animal.
Mas essas mutações podem ser marcadores não confiáveis da história. Uma base pode mudar de uma letra para outra e, milhões de anos depois, pode voltar à original. Alternativamente, a mesma base pode mudar para a mesma letra em duas linhagens não relacionadas. Essa evolução paralela cria a ilusão de que as duas linhagens estão intimamente relacionadas.
No novo estudo, Darrin Schultz, biólogo evolutivo da Universidade de Viena, e seus colegas analisaram um tipo diferente de mudança genética. Em raras ocasiões, um grande pedaço de DNA será movido acidentalmente de um cromossomo para outro.
Esta mutação massiva tem menos probabilidade de enganar os cientistas. As chances de exatamente o mesmo pedaço de DNA se mover exatamente para o mesmo local uma segunda vez são astronomicamente baixas. Também é quase impossível para esse pedaço voltar exatamente para o local de onde veio.
“É uma evidência direta de algo que aconteceu”, disse o Dr. Schultz.
Sua equipe rastreou os movimentos de material genético nos cromossomos de nove animais, juntamente com três parentes unicelulares de animais. Eles encontraram vários pedaços de DNA precisamente no mesmo local nos genomas de esponjas e outros animais. Mas esses pedaços estavam em uma posição diferente em geléias de pente e parentes unicelulares de animais. Essa descoberta levou o Dr. Schultz e seus colegas a concluir que as gelatinas de pente se separaram primeiro de outros animais.
“É um novo olhar com uma nova abordagem para a questão”, disse Antonis Rokas, biólogo evolutivo da Vanderbilt University, que não participou do estudo.
Em um estudo de 2021, o Dr. Rokas e seus colegas também se posicionaram a favor das geleias de pente. Ele disse que a nova análise forneceu uma forte confirmação.
“Aprendi a nunca dizer que o debate acabou”, disse Rokas. “Mas isso move a agulha.”
O estudo levanta novas possibilidades intrigantes sobre a aparência do ancestral comum dos animais vivos. Se geléias de pente, com um sistema nervoso e músculos, são o ramo mais profundo da árvore animal, então os primeiros animais podem não ter sido simples e esponjosos. Eles tinham sistemas nervosos e músculos também. Só mais tarde as esponjas abandonaram seu sistema nervoso.
O Dr. Schultz advertiu contra pensar nas geléias de pente como fósseis vivos, inalterados desde o surgimento dos animais. “Algo que está vivo hoje não pode ser o ancestral de algo vivo hoje”, disse ele.
Em vez disso, os pesquisadores agora procuram pentear as geléias para ver como seus sistemas nervosos são semelhantes e diferentes dos de outros animais. Recentemente, Maike Kittelmann, bióloga celular da Oxford Brookes University, e seus colegas congelaram larvas de geléia de pente para que pudessem dar uma olhada microscópica em seu sistema nervoso. O que eles viram os deixou perplexos.
Em todo o reino animal, os neurônios são normalmente separados uns dos outros por pequenas lacunas chamadas sinapses. Eles podem se comunicar através da lacuna liberando produtos químicos.
Mas quando a Dra. Kittelmann e seus colegas começaram a inspecionar os neurônios da geléia de pente, eles lutaram para encontrar uma sinapse entre os neurônios. “Naquele ponto, pensamos: ‘Isso é curioso’”, disse ela.
No final, eles não conseguiram encontrar nenhuma sinapse entre eles. Em vez disso, o sistema nervoso da geléia de pente forma uma teia contínua.
Quando a Dra. Kittelmann e seus colegas relataram suas descobertas no mês passado, eles especularam ainda outra possibilidade para a origem dos animais. Geléias de pente podem ter desenvolvido seu próprio sistema nervoso estranho independentemente de outros animais, usando alguns dos mesmos blocos de construção.
A Dra. Kittelmann e seus colegas estão agora inspecionando outras espécies de geléias de pente para ver se essa ideia se sustenta. Mas eles não ficarão surpresos em serem surpreendidos novamente. “Você não tem que presumir nada”, disse ela.
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