"Genes perdidos" são uma forma de evolução da espécie dos cetáceos

Ao contrário do que estamos habituados a pensar, o processo evolutivo dos cetáceos também ocorre pela perda de genes. Investigadores portugueses sistematizaram os resultados de vários estudos sobre este mecanismo evolutivo.

Publicado 16/03/2021, 15:31 WET
Golfinhos nariz-de-garrafa

Golfinhos nariz-de-garrafa nadam no Parque Nacional de Revillagigedo, Califórnia.

Fotografia de National Geographic Image Collection/Enric Sala

Ao longo da evolução das espécies subentende-se que esta tenha ocorrido sempre a favor de uma maior complexidade genética, assumindo que a mesma ocorre apenas da água para o meio terrestre. Sabe-se que a recolonização de ambientes marinhos por mamíferos, como é o caso dos cetáceos, há mais de 50 milhões de anos, resultou numa extensa gama de novidades evolutivas.

Um dos tipos de evolução mais notórios é a modificação secundária da pele dos cetáceos em termos de morfologia, fisiologia e anatomia em geral. Este é um dos muitos processos adaptativos que animais como os cetáceos, as baleias ou os golfinhos, sofrem como necessidade para garantir a continuidade da espécie.

A modificação dos genes nos cetáceos

No caso da epiderme, esta revela-se 50 vezes mais espessa em cetáceos, em comparação com os humanos ou mamíferos que vivem na terra, facilitando a resistência a agressões externas e melhorando a homeostase na água. As camadas superiores da epiderme não são totalmente cornificadas, ao que se intitula de paraqueratose, sendo a pele relativamente lisa e a descamação rápida.

Para além disso, a hipoderme é comparativamente espessa e gordurosa, e as glândulas sebáceas e sudoríparas, assim como a pelagem, estão ausentes. No que respeita ao compartimento lipídico da pele, este está consideravelmente diferente.

Os cetáceos possuem também uma camada cornificada rica em fosfolipídicos, que permite a impermeabilização, e os lipoceratinócitos servindo para atuar como uma barreira física dentro de um ambiente hipertônico, que confere flutuabilidade e aeração, isolamento e características calóricas para a pele.

Dado a alteração dos ambientes marinhos, ficando mais pobres em nutrientes, os cetáceos viram-se obrigados a adaptarem-se, implicando isso a perda de alguns genes e otimizando outros.

Sistematização de resultados permite fazer comparações entre espécies

As baleias ou os golfinhos são a prova de que a evolução se dá continuamente. A adaptação destes mamíferos ao meio aquático baseia-se, em boa parte, à perda de genes.

Após a publicação do genoma da orca, em 2015, a disponibilização dos vários genomas de cetáceos permitiu fazer comparações entre estes e outros mamíferos. Desde esse momento, investigadores da equipa do Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental da Universidade do Porto (CIIMAR-UP), reúnem estudos que revelam o impacto dessa perda.

A investigação vem demonstrar que a evolução também se pode dar por simplificação, por, essencialmente, retirar algo que naquelas condições do meio aquático em que os mamíferos vivem, já não era necessário ou até tinha um impacto negativo na adaptação do organismo.

Alteração da pele dos cetáceos está relacionada com a perda de genes

O trabalho, Losing Genes: The Evolutionary Remodeling of Cetacea Skin, que sistematizou os resultados de vários estudos sobre a comparação dos padrões entre genes, pretende facilitar a investigação, para que outros investigadores possam explorar novas direções.

Pela consulta bibliográfica sobre os genes responsáveis pela estrutura da pele, é possível perceber que muitos genes presentes em outros mamíferos estavam degradados ou ausentes. À semelhança da pele, é ainda expectável que este padrão se repita noutros órgãos destes animais marinhos.

Assim, o trabalho dos investigadores do CIIMAR, vem organizar os resultados anteriores e explanar que as modificações da pele, durante a evolução dos cetáceos, devem-se em larga medida à perda de genes responsáveis pela deposição de queratina, produção de sebo e pelos, do processo imunológico, entre outras funções, resultando numa estrutura lisa por completo.

A evolução pode ser genética ou provocada por desafios ambientais

Entre os genes perdidos com a evolução dos cetáceos, ao nível da barreira epidérmica, encontram-se, por exemplo, a queratina, que foi totalmente remodelada, em muitos casos em resposta ao stress provocado por agressões externas. A proteína da filagrina, associada às queratinas e responsável pelo estabelecimento da barreira cutânea, foi perdida nas baleias, embora ainda resista nos golfinhos.

Algumas linhagens de mamíferos e cetáceos também já não possuem glândulas sebáceas, apresentando mutações inativas nestes últimos. Estas glândulas foram perdidas, ou pouco desenvolvidas, em resultado da baixa densidade de pelos.

A resposta inflamatória dos cetáceos é considerada bastante eficiente, pela sua rápida renovação de camadas da pele. Tal minimiza a necessidade de mecanismos inflamatórios elaborados, demonstrando como o sistema imunológico dos mamíferos desempenha um papel fundamental na sua renovação cutânea.

Outras funções na pele, bem como no cérebro, acabaram por se revelar modificadas e ausentes, como consequência da adaptação destes seres ao ambiente aquático. A tendência evolutiva da redução de genes é, particularmente, prevalente nas famílias de genes envolvidos na fisiologia da pele.

A transição de habitat entre a terra e a água experienciados pelos cetáceos, é afetada por mudanças na robustez mutacional e nas condições ambientais. Embora muitas perdas sejam neutras e genéticas, muitos exemplos vêm apoiar a perda de genes por força evolutiva adaptativa, principalmente quando os organismos se deparam com desafios ambientais abruptos.

Estudo sobre evolução genética dos cetáceos

Para além dos investigadores do CIIMAR-UP, Gonçalo Espregueira Themudo, Luís Quádrio Alves, André M. Machado, Miguel Fonseca, Mónica Lopes-Marques e Raquel Ruivo, colaborou ainda Rute Fonseca, do Centro de Macroecologia, Evolução e Clima, do Museu de História Natural da Dinamarca e Universidade de Copenhaga, na Dinamarca.

O Departamento de Biologia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto também colaborou neste trabalho - a equipa foi liderada por Luís Filipe C. Castro. O trabalho foi publicado em outubro de 2020, na revista internacional Frontiers in Marine Science.

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