Publicado na Phys
As pessoas tradicionalmente pensam que os pulmões e os membros são inovações importantes que vieram com a transição dos vertebrados da água para a terra. Mas, na verdade, a base genética da respiração aérea e do movimento dos membros já havia sido estabelecida em nossos ancestrais peixes 50 milhões de anos antes disso. Isso foi mostrado com um recente mapeamento do genoma de peixes primitivos realizado pela Universidade de Copenhague, na Dinamarca, além de vários outros estudos. O novo estudo muda nossa compreensão de um marco importante em nossa própria história evolutiva.
Não há nada de novo sobre o fato dos humanos e todos os outros vertebrados terem evoluído dos peixes. O entendimento convencional é que certos peixes se mudaram para a terra 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 a terra convertendo suas nadadeiras em membros e a respiração debaixo d’água em respiração aérea.
No entanto, membros e pulmões não são inovações que surgiram tão recentes quanto se acreditava. Nosso ancestral peixe comum, que viveu 50 milhões de anos antes do primeiro tetrápode pisar na terra, já carregava os códigos genéticos para formas semelhantes a membros e para a respiração aérea necessária para viver na terra. 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 Copenhague e seus parceiros. A nova pesquisa relata que a evolução desses códigos genéticos ancestrais pode ter contribuído para a transição água-terra dos vertebrados, o que muda a visão tradicional da sequência e da linha do tempo desse grande salto evolutivo. O estudo foi publicado na revista científica Cell.
“A transição água-terra é um marco importante na nossa história evolutiva. A chave para a compreensão de como essa transição aconteceu é revelar quando e como os pulmões e os membros evoluíram. Estamos agora em condições de demonstrar que a base genética subjacente a estas funções biológicas ocorreram muito antes dos primeiros animais pisarem na terra”, afirmou o professor e principal autor Guojie Zhang, do Centro Villum de Genômica de Biodiversidade do Departamento de Biologia da Universidade de Copenhague.
Um grupo de antigos peixes vivos pode ser a chave para explicar como o tetrápode, em última análise, poderia desenvolver membros e respirar no ar. O grupo de peixes inclui o bichir que vive em habitats rasos de água doce na África. Esses peixes diferem da maioria dos outros peixes ósseos existentes por carregar características que nossos primeiros peixes ancestrais poderiam ter tido há mais de 420 milhões de anos atrás. E as mesmas características também estão presentes, por exemplo, em humanos. Por meio de um sequenciamento genômico, os pesquisadores descobriram que os genes necessários para o desenvolvimento dos pulmões e dos membros já apareceram nessas espécies primitivas.
Nossa articulação sinovial evoluiu do ancestral dos peixes
Usando nadadeiras peitorais com função locomotora como os membros, o bichir pode se mover na terra de maneira semelhante ao tetrápode. Por alguns anos, os pesquisadores acreditaram que as nadadeiras peitorais do bichir representam as nadadeiras que nossos primeiros peixes ancestrais tinham.
O novo mapeamento do genoma mostra que a articulação que conecta o osso chamado metapterígio com os ossos radiais na nadadeira peitoral no bichir é homóloga às articulações sinoviais em humanos – as articulações que conectam os ossos do braço e do antebraço. A sequência de DNA que controla a formação de nossas articulações sinoviais já existia nos ancestrais comuns dos peixes ósseos 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 a articulação permitem que nossos ossos se movam livremente, o que explica por que o bichir pode se mover na terra”, disse Guojie Zhang.
Primeiro pulmões, depois bexiga natatória
Além disso, o bichir e alguns outros peixes primitivos têm um par de pulmões que se assemelha anatomicamente ao nosso. O novo estudo revela que os pulmões do bichir e do peixe-jacaré também funcionam de maneira semelhante e expressam o mesmo conjunto de genes que os pulmões humanos.
Ao mesmo tempo, o estudo demonstra que o tecido 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 convertiam em pulmões, o estudo sugere que é mais provável que as bexigas natatórias tenham evoluído dos pulmões. A pesquisa sugere que nossos primeiros ancestrais de peixes ósseos tinham pulmões funcionais primitivos. Com a evolução, um ramo dos peixes preservou as funções pulmonares mais adaptadas à respiração aérea e, por fim, levou à evolução dos tetrápodes. O outro ramo dos peixes modificou a estrutura do pulmão e evoluiu com bexigas natatórias, levando a evolução dos teleósteos. As bexigas natatórias permitem que esses peixes mantenham a flutuabilidade e percebam a pressão, sobrevivendo melhor debaixo d’água.
“O estudo nos esclarece sobre a origem dos órgãos do nosso corpo e como suas funções são decodificadas no genoma. Assim, algumas das funções relacionadas ao pulmão e aos membros não evoluíram no momento em que ocorreu a transição água-terra, mas são codificados por alguns mecanismos reguladores de genes antigos que já estavam presentes em nosso ancestral peixe muito antes de pisar na terra. É interessante que esses códigos genéticos ainda estejam presentes nesses peixes ‘fósseis vivos’, que nos oferecem a oportunidade de rastrear a raiz desses genes”, concluiu Guojie Zhang.
