Os investigadores demonstraram que a capacidade de adaptação rápida dentro de algumas gerações, conhecida como evolucionabilidade, também pode explicar a divergência de espécies ao longo de milhões de anos. Ao analisar extensos conjuntos de dados de espécies e fósseis atuais, descobriram que características com elevada capacidade de evolução mostram mais divergência ao longo do tempo, influenciadas pelas flutuações ambientais, o que desempenha um papel crucial na definição dos resultados evolutivos.
Desde que Darwin introduziu a sua inovadora teoria da evolução, os biólogos têm sido cativados pelos processos complexos que permitem espécies evoluir.
Podem os mecanismos responsáveis pela evolução de uma espécie ao longo de algumas gerações, chamada microevolução, também explicar como as espécies evoluem ao longo de períodos de tempo que se estendem por milhares ou milhões de gerações, também chamada macroevolução?
Um novo artigo, recém publicado em Ciênciamostra que a capacidade das populações de evoluir e se adaptar ao longo de algumas gerações, chamada evolutividade, ajuda-nos efetivamente a compreender como a evolução funciona em escalas de tempo muito mais longas.
Ao compilar e analisar enormes conjuntos de dados de espécies existentes, bem como de fósseis, os investigadores conseguiram mostrar que a capacidade de evolução responsável pela microevolução de muitas características diferentes prevê a quantidade de alterações observadas entre populações e espécies separadas por até um milhão de anos.
“Darwin sugeriu que as espécies evoluem gradualmente, mas o que descobrimos é que, embora as populações evoluam rapidamente no curto prazo, esta evolução (no curto prazo) não se acumula ao longo do tempo. No entanto, a forma como as populações e espécies são divergentes, em média, durante longos períodos de tempo ainda depende da sua capacidade de evoluir no curto prazo”, disse Christophe Pélabon, professor do Departamento de Biologia da NTNU e autor sénior do artigo.
Grandes conjuntos de dados de criaturas vivas e fósseis
A capacidade de responder à seleção e de adaptação, a capacidade de evolução, depende da quantidade de variação hereditária (genética). Os investigadores conduziram a sua análise compilando primeiro um enorme conjunto de dados com medidas de capacidade de evolução para populações e espécies vivas a partir de informações disponíveis publicamente. Eles então traçaram a evolução em relação à divergência de populações e espécies para diferentes características, como tamanho do bico, número de descendentes, tamanho da flor e muito mais.
Eles também examinaram informações de 150 linhagens diferentes de fósseis, onde outros pesquisadores mediram diferenças nas características morfológicas dos fósseis ao longo de períodos de tempo tão curtos quanto 10 anos e tão longos quanto 7,6 milhões de anos.
Darwin observou como diferentes tentilhões das Ilhas Galápagos desenvolveram diferentes tipos de bicos, com base nos alimentos que se especializavam em comer. Estudos posteriores mostraram como as rápidas flutuações no tamanho das sementes ao longo do tempo levaram a rápidas flutuações no tamanho do bico, tal como sugerido pelo novo estudo, publicado na Science. Esta ilustração é de Darwin, 1845. Diário de pesquisas sobre história natural e geologia dos países visitados durante a viagem do HMS Beagle ao redor do mundo, sob o comando do Capitão Fitz Roy, RN 2ª edição. Crédito: John Gould
O que eles viram foi que as características com maior capacidade de evolução eram mais divergentes entre as populações e espécies existentes, e que as características com maior capacidade de evolução tinham maior probabilidade de serem diferentes entre si entre duas amostras fósseis consecutivas.
Por outro lado, características com pouca evolubilidade ou pouca variabilidade não mudaram muito entre populações ou entre amostras fósseis sucessivas.
A flutuação ambiental é a chave
Características com maior capacidade de evolução mudam rapidamente porque são capazes de responder às mudanças ambientais mais rapidamente, disse Pélabon.
O ambiente – coisas como a temperatura, o tipo de alimento disponível ou qualquer outra característica importante para a sobrevivência e a reprodução do indivíduo – é a força motriz das mudanças evolutivas porque as populações tentam adaptar-se ao seu próprio ambiente. Normalmente, os ambientes mudam de ano para ano ou de década para década, flutuando em torno de meios estáveis. Isso gera flutuação na direção da seleção.
Características altamente evolutivas podem responder rapidamente a essas flutuações na seleção e flutuarão ao longo do tempo com alta amplitude. Características com pouca capacidade de evolução também flutuarão, mas mais lentamente e, portanto, com menor amplitude.
“Populações, ou espécies, geograficamente distantes umas das outras estão expostas a ambientes cujas flutuações não são sincronizadas. Conseqüentemente, essas populações terão valores de características diferentes, e o tamanho dessa diferença dependerá da amplitude da flutuação da característica e, portanto, da capacidade de evolução da característica”, disse Pélabon.
Consequências para a biodiversidade
Os resultados dos pesquisadores sugerem que a seleção e, portanto, o ambiente, foram relativamente estáveis no passado. Com as alterações climáticas, as coisas estão a mudar rapidamente, e principalmente numa direcção. Isto pode afectar fortemente os padrões de selecção e a forma como as espécies se podem adaptar a ambientes que ainda flutuam, mas em torno de valores óptimos que já não são estáveis, mesmo durante períodos de algumas décadas.
“É incerto quantas espécies serão capazes de rastrear esses valores ótimos e se adaptar, mas muito provavelmente isso terá consequências para a biodiversidade, mesmo em uma escala de tempo curta”, disse ele.
Referência: “A capacidade de evolução prevê a macroevolução sob seleção flutuante” por Agnes Holstad, Kjetil L. Voje, Øystein H. Opedal, Geir H. Bolstad, Salomé Bourg, Thomas F. Hansen e Christophe Pélabon, 9 de maio de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.adi8722
