Um estudo revela que a rápida evolução das cobras, ultrapassando os lagartos, permitiu a sua diversificação e sucesso ecológico em todo o mundo. Ao analisar dados genéticos e hábitos alimentares, os investigadores sublinham o caminho evolutivo único das cobras e a capacidade de se especializarem em várias presas, marcando-as como uma história de sucesso evolutivo significativo, apesar do mistério que envolve a sua radiação adaptativa. (Conceito do artista.) Crédito: SciTechDaily.com
Há mais de 100 milhões de anos, os ancestrais das primeiras cobras eram pequenos lagartos que viviam ao lado de outros lagartos pequenos e indefinidos à sombra dos dinossauros.
Então, numa explosão de inovação em forma e função, os ancestrais das cobras desenvolveram corpos sem pernas que podiam deslizar pelo chão, sistemas de detecção química altamente sofisticados para encontrar e rastrear presas e crânios flexíveis que lhes permitiam engolir animais de grande porte.
Essas mudanças prepararam o terreno para a espetacular diversificação das cobras ao longo dos últimos 66 milhões de anos, permitindo-lhes explorar rapidamente novas oportunidades que surgiram depois que o impacto de um asteroide destruiu cerca de três quartos da população vegetal e animal do planeta. espécies.
Fatores por trás da diversificação das cobras
Mas o que desencadeou a explosão evolutiva da diversidade de cobras – um fenómeno conhecido como radiação adaptativa – que deu origem a quase 4.000 espécies vivas e fez das cobras uma das maiores histórias de sucesso da evolução?
Um novo e grande estudo genético e dietético de cobras, realizado por uma equipe internacional liderada por biólogos da Universidade de Michigan, sugere que a velocidade é a resposta. As cobras evoluíram até três vezes mais rápido que os lagartos, com grandes mudanças nas características associadas à alimentação, locomoção e processamento sensorial, de acordo com um estudo publicado recentemente na revista. Ciência.
Uma cobra com olho de gato (Leptodeira semiannulata) na Amazônia peruana. Crédito: Dan Rabosky, Universidade de Michigan.
“Fundamentalmente, este estudo é sobre o que torna um vencedor evolutivo. Descobrimos que as cobras têm evoluído mais rapidamente do que os lagartos em alguns aspectos importantes, e esta velocidade de evolução permitiu-lhes tirar partido de novas oportunidades que outros lagartos não conseguiram”, disse o biólogo evolucionista da Universidade de Michigan, Daniel Rabosky, autor sénior do estudo. Ciência papel.
“As cobras evoluíram mais rápido e – ousamos dizer – melhor do que alguns outros grupos. São versáteis e flexíveis e capazes de se especializarem em presas que outros grupos não podem utilizar”, disse Rabosky, curador do Museu de Zoologia da UM e professor do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva.
Metodologia e Resultados da Pesquisa
Para o estudo, os pesquisadores geraram a maior e mais abrangente árvore evolutiva de cobras e lagartos, sequenciando genomas parciais de quase 1.000 espécies. Além disso, eles compilaram um enorme conjunto de dados sobre dietas de lagartos e cobras, examinando registros do conteúdo estomacal de dezenas de milhares de espécimes preservados em museus.
Eles alimentaram essa montanha de dados em sofisticados modelos matemáticos e estatísticos, apoiados por enormes quantidades de poder computacional, para analisar a história da evolução de cobras e lagartos ao longo do tempo geológico e para estudar como várias características, como a falta de membros, evoluíram.
Esta abordagem multifacetada revelou que, embora outros répteis tenham desenvolvido muitas características semelhantes às das cobras – 25 grupos diferentes de lagartos também perderam os seus membros, por exemplo – apenas as cobras experimentaram este nível de diversificação explosiva.
Veja a lagartixa sem pernas da Austrália, por exemplo.
Uma lagartixa de cauda nodosa (Nephrurus levis) de Shark Bay, Austrália. Esta grande lagartixa se alimenta principalmente de insetos, mas ocasionalmente consome outros lagartos. Crédito: Dan Rabosky, Universidade de Michigan
Como as cobras, esse lagarto perdeu as pernas e desenvolveu um crânio flexível. No entanto, a criatura quase não se diversificou ao longo de milhões de anos. Nenhuma explosão evolutiva – apenas algumas espécies sobrevivendo no interior da Austrália.
Portanto, parece que há algo especial nas cobras que lhes permitiu ganhar a sorte grande evolutiva. Talvez algo em seus genes tenha permitido que fossem evolutivamente flexíveis, enquanto outros grupos de organismos são muito mais restritos.
“Um aspecto notável das cobras é a sua diversidade ecológica: escavam
no subsolo, vivendo em água doce, no oceano e em quase todos os habitats concebíveis em terra”, disse Alexander Pyron, coautor do estudo e professor associado de biologia na Universidade George Washington. “Embora alguns lagartos façam algumas dessas coisas – e há muito mais lagartos do que cobras – há muito mais cobras na maioria desses habitats, na maioria dos lugares.”
O mistério da evolução da cobra
As causas finais, ou gatilhos, das radiações adaptativas são um dos grandes mistérios da biologia. No caso das cobras, é provável que existam vários fatores contribuintes e talvez nunca seja possível separá-los.
Os autores do próximo Ciência estudo referem-se a este evento único na história evolutiva como uma singularidade macroevolutiva com causas “desconhecidas e talvez incognoscíveis”.
Uma singularidade macroevolutiva pode ser vista como uma mudança repentina para uma engrenagem evolutiva superior, e os biólogos suspeitam que estas explosões aconteceram repetidamente ao longo da história da vida na Terra. O surgimento repentino e subsequente domínio de plantas com flores é outro exemplo.
No caso das cobras, a singularidade começou com a aquisição quase simultânea (de uma perspectiva evolutiva) de corpos alongados sem pernas, sistemas avançados de detecção química e crânios flexíveis.
Essas mudanças cruciais permitiram que as cobras, como grupo, perseguissem uma gama muito mais ampla de tipos de presas, ao mesmo tempo que permitiam que espécies individuais evoluíssem para uma especialização alimentar extrema.
Hoje, existem cobras que atacam com veneno letal, pítons gigantes que comprimem suas presas, escavadores com focinho em forma de pá que caçam escorpiões do deserto, cobras arbóreas delgadas chamadas “comedoras de gosma” que atacam caracóis e ovos de sapo bem acima do solo, remando- cobras marinhas com cauda que sondam as fendas dos recifes em busca de ovos de peixes e enguias, e muito mais.
“Um dos nossos principais resultados é que as cobras passaram por uma mudança profunda na ecologia alimentar que as separa completamente de outros répteis”, disse Rabosky. “Se existe um animal que pode ser comido, é provável que alguma cobra, em algum lugar, tenha desenvolvido a capacidade de comê-lo.”
Para o estudo, os pesquisadores analisaram as preferências alimentares das cobras analisando observações de campo e registros do conteúdo estomacal de mais de 60 mil espécimes de cobras e lagartos, principalmente de museus de história natural. Os museus contribuintes incluíam o Museu de Zoologia da Universidade de Michigan, que abriga a maior coleção de pesquisa de espécimes de cobras do mundo.
“Os espécimes do museu nos dão uma janela incrível sobre como os organismos ganham a vida na natureza. Para animais secretos como as cobras, é quase impossível obter este tipo de dados de qualquer outra forma porque é difícil observar muito do seu comportamento diretamente”, disse o coautor principal do estudo, Pascal Title, da Stony Brook University, que completou o seu doutoramento na UM. em 2018
Os 20 autores do estudo são de universidades e museus dos Estados Unidos, Reino Unido, Austrália, Brasil e Finlândia.
“O que adoro neste estudo é como ele integra dados de campo e de museu arduamente conquistados com novos métodos genômicos e analíticos para mostrar uma verdade biológica básica: as cobras são excepcionais e, francamente, muito legais”, disse o co-autor Sonal Singhal, do estado da Califórnia. Universidade, Dominguez Hills, que começou a trabalhar no projecto como bolseiro de pós-doutoramento da UM.
Referência: “A singularidade macroevolutiva das cobras” por Pascal O. Title, Sonal Singhal, Michael C. Grundler, Gabriel C. Costa, R. Alexander Pyron, Timothy J. Colston, Maggie R. Grundler, Ivan Prates, Natasha Stepanova, Marc EH Jones, Lucas BQ Cavalcanti, Guarino R. Colli, Nicolas Di-Poi, Stephen C. Donnellan, Craig Moritz, Daniel O. Mesquita, Eric R. Pianka, Stephen A. Smith, Laurie J. Vitt e Daniel L. Rabosky, 22 de fevereiro de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.adh2449
O estudo foi apoiado por várias agências de financiamento, incluindo vários subsídios da National Science Foundation dos EUA.
