Criaturas marinhas exóticas iluminam o alvorecer do reino animal

Uma das maiores transições 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 para uma variedade estonteante de formas, como baleias de 200 toneladas, pássaros que voam seis milhas no céu e companheiros 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 Stady 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 ainda sejam 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 já dura décadas. No início, os pesquisadores confiaram muito no registro fóssil para obter pistas. Os fósseis de animais específicos mais antigos datam de cerca de 580 milhões de anos, embora alguns pesquisadores afirmem ter encontrado um ainda mais antigo. Em 2021, por exemplo, Elizabeth Turner, paleontóloga canadense, relatou uma descoberta Fósseis de 890 milhões de anos de possíveis esponjas.

Faz sentido que as esponjas sejam 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 estrutura molecular revela seu parentesco. Eles produzem certas proteínas, como o colágeno, que só os animais produzem. Além disso, seu DNA mostra que eles estão mais relacionados aos animais do que a outras formas de vida.

A partir da década de 1990, quando os cientistas coletaram DNA de mais espécies animais, eles tentaram mapear a árvore genealógica do animal. Em alguns estudos, as esponjas acabaram no galho mais fundo da árvore. Nesse cenário, os animais desenvolveram um sistema nervoso somente após a bifurcação das esponjas.

Mas no início dos anos 2000, outros cientistas chegaram a uma conclusão surpreendentemente diferente. Eles descobriram que o ramo mais profundo da fauna eram as balas de gelatina – criaturas finas e ovais que muitas vezes desenvolvem uma variedade distinta de bandas iridescentes que piscam na escuridão das profundezas do oceano.

Muitos especialistas relutaram em aceitar essa conclusão, pois significava que a evolução animal era mais estranha do que eles imaginavam. Por um lado, os géis de pentear não são tão simples quanto uma esponja. Eles têm um sistema nervoso: uma rede de neurônios correndo ao redor de seus corpos que controlam seus músculos.

Para resolver o debate geléia-comb-esponja, pesquisadores de todo o mundo coletaram DNA de mais espécies de animais oceânicos. Em vez de olhar para genes individuais, os pesquisadores descobriram como sequenciar todo o genoma.

Mas a torrente de novos dados não conseguiu resolver a controvérsia. Alguns cientistas acabaram montando uma árvore em que a esponja era o galho mais fundo, enquanto outros acabaram cortando a geleia do favo.

O novo estudo, publicado na revista Nature, baseia-se em um novo método de uso do DNA para rastrear a evolução dos animais.

Em estudos anteriores, os cientistas analisaram como mutações específicas aparecem em diferentes ramos de animais. Uma mutação pode fazer com que uma letra genética, conhecida como base, seja transformada em uma letra diferente. Essa mutação será então herdada pelos descendentes do animal.

Mas essas mutações podem ser marcadores históricos não confiáveis. A base pode mudar de uma letra para outra e, milhões de anos depois, voltar à letra original. Alternativamente, a mesma base pode denotar a mesma letra em duas linhagens não relacionadas. Esse desenvolvimento paralelo cria a ilusão de que as duas linhagens estão intimamente relacionadas.

No novo estudo, Darren Schultz, um biólogo evolutivo da Universidade de Viena, e seus colegas analisaram um tipo diferente de mudança genética. Em casos raros, uma grande porção de DNA é cruzada acidentalmente de um cromossomo para outro.

É improvável que os cientistas se deixem enganar por uma mutação tão grande. As chances de o mesmo pedaço de DNA se mover para o mesmo local uma segunda vez são astronomicamente baixas. Também é impossível que aquela peça volte ao lugar exato de onde veio.

“É uma evidência direta de que algo aconteceu”, disse o Dr. Schultz.

Sua equipe rastreou os movimentos do material genético nos cromossomos de nove animais, juntamente com três parentes unicelulares dos animais. Eles encontraram vários pedaços de DNA exatamente no mesmo lugar nos genomas de esponjas e outros animais. Mas essas peças estavam em uma posição diferente nas geléias de pente e seus parentes animais unicelulares. Esta descoberta levou o Dr. Schultz e seus colegas a concluir que as geléias de pente se separaram primeiro de outros animais.

“É um novo olhar com uma nova abordagem para a questão”, disse Antonis Rocas, biólogo evolutivo da Vanderbilt University, que não participou do estudo.

Em um estudo de 2021, a geléia de pente foi endossada pelo Dr. Rocas e colegas. Ele disse que a nova análise forneceu uma forte confirmação.

“Aprendi a não dizer que a controvérsia acabou”, disse o Dr. Rocas. “Mas isso move a agulha.”

O estudo levanta novas e intrigantes possibilidades de como o ancestral comum dos animais vivos poderia ter sido. Se geléias de pente, com seu sistema nervoso e músculos, eram o ramo mais profundo da árvore animal, talvez os primeiros animais não fossem simples e parecidos com esponjas. Eles também tinham sistemas nervosos e músculos. Só mais tarde a esponja desistiu de seu sistema nervoso.

O Dr. Schultz alertou contra considerar as geléias de pente como fósseis vivos que não mudaram desde o surgimento dos animais. “Algo 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, Mike Keitelman, um biólogo 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 confusos.

Em todo o reino animal, os neurônios geralmente são separados uns dos outros por pequenas lacunas chamadas sinapses. Eles podem se comunicar através da lacuna liberando produtos químicos.

Mas quando a Dra. Kettleman e seus colegas começaram a examinar os neurônios do metatarso do gel, eles se esforçaram para encontrar as sinapses 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 metacarpofalângico forma uma rede contínua.

De acordo com a Dra. Kettleman e seus colegas Eu relatei suas descobertas no mês passado, e especulou outra possibilidade para a origem dos animais. Geléias de pente podem ter desenvolvido seu sistema nervoso peculiar independentemente de outros animais, usando alguns dos mesmos blocos de construção.

A Dra. Kittelmann e seus colegas estão agora examinando outros tipos de geleia de pente para ver se essa ideia se sustenta. Mas eles nunca mais serão surpreendidos. “Você não deve presumir nada”, disse ela.