Alterações genéticas explicam, em múltiplas linhagens, caudas mais longas em cobras arborícolas

Pistas a partir dos corpos das cobras

Viver nas árvores exige um corpo que se agarre, se equilibre e manobre bem num espaço apertado. Agora, cientistas identificaram as alterações genéticas que ajudaram cobras arborícolas a desenvolver caudas mais compridas - e isto aconteceu repetidamente em várias linhagens.

A descoberta mostra que modificações semelhantes no ADN voltaram a remodelar o corpo das cobras como resposta à vida entre ramos, sugerindo um padrão evolutivo recorrente em vez de um caso isolado.

Ao analisar 323 cobras de 110 espécies, o padrão mais claro de caudas mais longas apareceu em espécies que vivem sobretudo em árvores.

Ao comparar essas espécies, Jia-Tang Li, do Chengdu Institute of Biology (CIB), ligou as caudas mais compridas diretamente a alterações genéticas herdadas.

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

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

Trabalhos anteriores já tinham mostrado que espécies que sobem a árvores têm caudas mais compridas do que parentes que vivem no chão, o que provavelmente facilita o equilíbrio e a “pega”.

Na nova comparação, o comprimento da cauda aumentou com a contagem de vértebras caudais de forma tão apertada que a associação chegou a 0,91.

Esta ligação forte tornou o enigma menos sobre a forma exterior e mais sobre como os embriões continuam a adicionar segmentos na parte posterior.

Criar um mapa do genoma

Para seguir o ADN por trás desse 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 duas experiências separadas conduzidas pela própria evolução.

Ao comparar linhagens distantes, o argumento a favor da convergência ficou mais forte, porque sinais coincidentes são mais difíceis de descartar como simples coincidência.

Genes sob pressão

Várias alterações genéticas partilhadas apareceram em partes 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 formam as vértebras - e as cobras produzem um número invulgarmente grande deles.

Entre os alvos mais destacados estavam genes que ajudam a controlar quando novos segmentos do corpo se formam, onde se dividem e como a coluna se alonga.

Como ambas as linhagens arborícolas mostraram alterações semelhantes, é provável que as caudas mais longas tenham surgido através da mesma via biológica.

Um relógio mais rápido

Outra pista estava no “relógio de segmentação”, que atua como um temporizador molecular ao espaçar novos segmentos do corpo durante o crescimento inicial.

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

O novo estudo encontrou novas alterações evolutivas em genes que ajudam a manter esse temporizador “no ritmo”.

Esses sinais não provam diretamente cada passo, mas apontam para o andamento do desenvolvimento como uma alavanca provável.

Mudanças em interruptores de ADN

As alterações foram além dos genes e atingiram regiões próximas do ADN que controlam quando os genes se ligam.

Várias dessas regiões de controlo estavam perto de partes-chave do sistema que decide 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 se mantêm no solo.

Estas mudanças podem alterar o momento do crescimento, permitindo que se formem caudas mais longas sem mexer nos próprios genes.

A evolução mantém o foco

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

A maioria das transições para esse habitat começou com ancestrais terrestres, e não com linhagens aquáticas, mostrando de onde costuma partir essa mudança repetida.

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

Essa 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, 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 afeta o tempo de crescimento.

Este paralelo com ratos torna o resultado nas cobras mais fácil de aceitar, porque a mesma via já altera caudas noutro vertebrado.

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

O que ainda falta

Mesmo com pistas genómicas fortes, os investigadores ainda não conseguem observar em tempo real estas alterações específicas no ADN a remodelar um embrião de cobra.

A equipa do CIB de Li e os seus colaboradores ainda não têm os sistemas laboratoriais flexíveis comuns em ratos, o que abranda testes diretos em embriões de cobras.

Trabalhos futuros vão precisar de testes diretos que ativem ou desativem genes candidatos ou “interruptores” e depois meçam o crescimento da cauda.

Até lá, o artigo oferece a explicação mais clara até agora, mesmo que algumas ligações causais ainda precisem de ser demonstradas.

O que isto significa

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

Esse conhecimento pode, um dia, ajudar biólogos a testar como os planos corporais mudam entre espécies - de répteis que se agarram a ramos a mamíferos.