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As pessoas tradicionalmente pensam nos pulmões e nos membros como inovações importantes que surgiram com a transição dos vertebrados da água para a terra. Mas, na verdade, a base genética para a respiração do ar e o movimento dos membros já estava estabelecida em nosso ancestral peixe 50 milhões de anos antes. Isso, de acordo com um mapeamento recente do genoma do peixe primitivo realizado pela Universidade de Copenhagen, entre outros. O novo estudo muda nossa compreensão de um marco importante em nossa própria história evolutiva.
Não há nada de novo que os humanos e todos os outros vertebrados tenham evoluído dos peixes. O entendimento convencional é que certos peixes pousaram há cerca de 370 milhões de anos como animais primitivos semelhantes a lagartos, conhecidos como tetrápodes. De acordo com esse entendimento, nossos ancestrais peixes saíram da água para pousar transformando suas nadadeiras em membros e respirando o ar debaixo d’água.
No entanto, os membros e os pulmões não são inovações que pareçam tão recentes como se acreditava. Nosso ancestral peixe comum, que viveu 50 milhões de anos antes do primeiro tetrápode chegar à costa, já carregava os códigos genéticos para as formas semelhantes a membros e respiração necessária para pousar. Esses códigos genéticos ainda estão presentes em humanos e em um grupo de peixes primitivos.
Isso foi demonstrado por pesquisas genômicas recentes conduzidas pela Universidade de Copenhagen e seus parceiros. A nova pesquisa relata que a evolução desses códigos genéticos ancestrais pode ter contribuído para a transição água-terra dos vertebrados, mudando a visão tradicional da sequência e da linha do tempo desse grande salto evolutivo. O estudo foi publicado em revista científica Célula.
“A transição da água para a terra é um marco importante em nossa história evolutiva. A chave para entender como essa transição ocorreu é revelar quando e como os pulmões e os membros evoluíram. Podemos agora mostrar que a base genética subjacente a essas funções ocorreu muito . antes dos primeiros animais chegarem à terra ”, disse o professor e principal autor Guojie Zhang, do Villum Center for Biodiversity Genomics do Departamento de Biologia da Universidade de Copenhagen.
Um grupo de antigos peixes vivos pode ser a chave para explicar como o tetrápode poderia eventualmente desenvolver membros e respirar ar. O grupo de peixes inclui o bichir que vive em habitats rasos de água doce na África. Esses peixes diferem da maioria dos peixes ósseos existentes por apresentarem características que nossos primeiros peixes ancestrais poderiam ter mais de 420 milhões de anos atrás. E as mesmas características também estão presentes, por exemplo, em humanos. Por meio do sequenciamento genômico, os pesquisadores descobriram que os genes necessários ao desenvolvimento dos pulmões e dos membros já haviam aparecido nessas espécies primitivas.
Nossa articulação sinovial evoluiu de um peixe ancestral
Usando nadadeiras peitorais com uma função locomotiva como membros, o bichir pode se mover em terra de maneira semelhante ao tetrápode. Os pesquisadores acreditaram por alguns anos que as barbatanas peitorais em bichir representam as barbatanas que nossos primeiros ancestrais peixes tinham.
O novo mapeamento do genoma mostra que a articulação que conecta o chamado osso metapterígio aos ossos radiais da nadadeira peitoral do bichir é homóloga às articulações sinoviais em humanos, as articulações que conectam o braço e o antebraço. A sequência de DNA que controla a formação de nossas articulações sinoviais já existia nos ancestrais comuns do bonefish e ainda está presente nesses peixes primitivos e em vertebrados terrestres. Em algum ponto, essa sequência de DNA e a articulação sinovial foram perdidas em todos os peixes ósseos comuns, os chamados teleósteos.
“Esse código genético e articulação permitem que nossos ossos se movam livremente, o que explica porque o bichir pode se mover em terra”, diz Guojie Zhang.
Primeiro os pulmões, depois a bexiga natatória
Além disso, o bichir e alguns outros peixes primitivos têm um par de pulmões que se assemelha ao nosso anatomicamente. O novo estudo revela que os pulmões de bichir e crocodilo também funcionam de maneira semelhante e expressam o mesmo conjunto de genes que os pulmões humanos.
Ao mesmo tempo, o estudo mostra que os tecidos do pulmão e da bexiga natatória da maioria dos peixes existentes são muito semelhantes na expressão gênica, confirmando que são órgãos homólogos previstos por Darwin. Mas, embora Darwin tenha sugerido que as bexigas natatórias se tornaram pulmões, o estudo sugere que as bexigas natatórias têm mais probabilidade de evoluir dos pulmões. A pesquisa sugere que nossos primeiros ancestrais de peixes ósseos tinham pulmões funcionais primitivos. Com a evolução, um ramo dos peixes reteve funções pulmonares mais adaptadas à respiração aérea e, por fim, levou à evolução dos tetrápodes. O outro ramo do peixe modificou a estrutura do pulmão e evoluiu com bexigas natatórias, liderando a evolução dos teleósteos. As bexigas natatórias permitem que esses peixes mantenham a flutuabilidade e detectem a pressão, para que sobrevivam melhor debaixo d’água.
“O estudo nos ilumina a respeito da proveniência de nossos órgãos corporais e como suas funções são decodificadas no genoma. Portanto, algumas das funções relacionadas aos pulmões e membros não evoluíram no momento em que ocorreu a transição. Da água para a terra., mas eles são codificados por alguns mecanismos reguladores de genes antigos que já estavam presentes em nosso ancestral peixe muito antes de pousar. Curiosamente, esses códigos genéticos ainda estão presentes nesses peixes “fósseis vivos”, que nos oferecem a oportunidade de rastrear a raiz desses genes , “conclui Guojie Zhang.
CAIXA DE DADOS 1: Não apenas os membros e pulmões, mas também o coração
Peixes primitivos e humanos também compartilham uma função comum e crítica no sistema cardiorrespiratório: o cone arterioso, uma estrutura no ventrículo direito do nosso coração que poderia permitir que o coração fornecesse oxigênio de maneira eficiente para todo o corpo, e que também é encontrada no bichir. No entanto, a grande maioria dos peixes ósseos perdeu essa estrutura. Os pesquisadores descobriram um elemento genético que parece controlar o desenvolvimento do cone arterioso. Experimentos com ratos transgênicos mostraram que quando os pesquisadores removeram esse elemento genético, os ratos mutantes morreram devido a ventrículos direitos mais finos e menores, levando a defeitos cardíacos congênitos e comprometimento da função cardíaca.
TABELA DE FATOS 2:
- A grande maioria das espécies de peixes existentes pertence a peixes com nadadeiras raiadas, uma subclasse dos peixes ósseos. Geralmente são peixes com guelras, nadadeiras e bexiga natatória.
- O grupo terrestre de vertebrados é conhecido como tetrápodes. O tetrápode inclui todos os vertebrados que descendem dos primeiros animais que se adaptaram a uma vida na terra desenvolvendo quatro membros e pulmões, ou seja, todos os mamíferos, pássaros, répteis e anfíbios.
- A teoria dos pesquisadores é que a capacidade de respirar o ar desses primeiros peixes permitiu-lhes sobreviver à segunda extinção em massa há cerca de 375-360 milhões de anos atrás. Naquela época, o esgotamento do oxigênio nos oceanos da Terra causou a extinção da maioria das espécies. Os pulmões permitiam que alguns peixes sobrevivessem em terra.
- O estudo foi publicado em revista científica Célula. A equipe de pesquisa também contribuiu com outro artigo que relatava o genoma de outro peixe primitivo, o peixe pulmonado. O genoma é o maior genoma de vertebrado já decodificado. Este artigo foi publicado em Célula ao mesmo tempo.
- A pesquisa conta com o apoio da Fundação Villum, entre outros.
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Traduzido de Science Daily
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