by Kelly April Tyrrell , University of Wisconsin-Madison
Blue-blooded and armored with 10 spindly legs, horseshoe crabs have perhaps always seemed a bit out of place.
First thought to be closely related to crabs, lobsters and other crustaceans, in 1881 evolutionary biologist E. Ray Lankester placed them solidly in a group more similar to spiders and scorpions. Desde então, os caranguejos ferradura têm sido considerados ancestrais dos aracnídeos, mas os dados da sequência molecular sempre foram escassos o suficiente para lançar dúvidas.
Universidade dos biólogos evolutivos de Wisconsin-Madison Jesús Ballesteros e Prashant Sharma esperam, então, que seu recente estudo publicado na revista Systematic Biology ajude firmemente a plantar antigos caranguejos ferradura dentro da árvore genealógica dos aracnídeos.
“Ao analisar trovas de dados genéticos e considerando um vasto número de maneiras possíveis de examiná-los, os cientistas agora têm um alto grau de confiança de que os caranguejos ferradura realmente pertencem aos aracnídeos.
“Ao mostrar que os caranguejos ferradura são parte da radiação aracnídea, em vez de uma linhagem intimamente relacionada, mas independente dos aracnídeos, todas as hipóteses anteriores sobre a evolução dos aracnídeos precisam ser revistas”, diz Ballesteros, um pesquisador pós-doutorando no laboratório do Sharma. “É uma grande mudança em nosso entendimento da evolução dos artrópodes”
Artrópodes são frequentemente considerados os animais de maior sucesso no planeta, uma vez que ocupam a terra, a água e o céu e incluem mais de um milhão de espécies. Este agrupamento inclui insetos, crustáceos e aracnídeos.
Caranguejos ferradura têm sido um desafio para classificar dentro dos artrópodes porque a análise do genoma dos animais tem mostrado repetidamente que eles estão relacionados a aracnídeos como aranhas, escorpiões, ácaros, carrapatos e criaturas menos conhecidas como os vinagreões. No entanto, “os cientistas assumiram que era um erro, que havia um problema com os dados”, diz Ballesteros.
Mais ainda, os caranguejos ferradura possuem uma mistura de características físicas observadas entre uma variedade de artrópodes. Eles são de casca dura como caranguejos, mas são os únicos animais marinhos conhecidos a respirar com guelras de livros, que se assemelham ao livro que as aranhas dos pulmões e os escorpiões usam para sobreviver em terra.
Apenas quatro espécies de caranguejos ferradura estão vivas hoje, mas o grupo apareceu pela primeira vez no registro fóssil há cerca de 450 milhões de anos, juntamente com linhagens misteriosas e extintas como os escorpiões do mar. Estes fósseis vivos sobreviveram a grandes eventos de extinção em massa e hoje seu sangue é usado pela indústria biomédica para testar a contaminação bacteriana.
Age é apenas um dos problemas inerentes ao rastreamento de sua evolução, digamos Ballesteros e Sharma, uma vez que procurar no tempo para encontrar um ancestral comum não é fácil de realizar. E evidências do registro fóssil e da genética indicam que a evolução aconteceu rapidamente entre esses grupos de animais, convoluindo suas relações uns com os outros.
“Um dos aspectos mais desafiadores da construção da árvore da vida é diferenciar antigas radiações, essas antigas explosões de especiação”, diz Sharma, um professor de biologia integrativa. “É difícil de resolver sem grandes quantidades de dados genéticos”
P>Então, as comparações genéticas se tornam complicadas quando olhamos para as histórias dos genes que podem tanto unir como separar espécies. Algumas mudanças genéticas podem ser enganosas, sugerindo relações onde nenhuma existe ou descartando conexões que o façam. Isto é devido a fenômenos como a classificação incompleta da linhagem ou a transferência lateral de genes, pelos quais sortimentos de genes não são feitos de forma limpa através da evolução das espécies.
Ballesteros testou as complicadas relações entre os genes mais difíceis, comparando os genomas completos de três das quatro espécies vivas de caranguejos ferradura com as sequências genómicas de 50 outras espécies de artrópodes, incluindo pulgas de água, centopéias e ceifeiras.
Utilizando um conjunto complexo de matrizes, tendo o cuidado de não introduzir vieses na sua análise, ele cuidadosamente provocou a separação dos dados. Ainda assim, não importa de que maneira Ballesteros conduziu sua análise, ele encontrou caranguejos em ferradura aninhados dentro da árvore genealógica do aracnídeo.
Ele diz que sua abordagem serve como um conto de alerta para outros biólogos evolutivos que podem estar inclinados a escolher os dados que parecem mais confiáveis, ou a jogar fora os dados que não parecem caber. Pesquisadores poderiam, por exemplo, “forçar” seus dados a colocar caranguejos em ferradura entre os crustáceos, diz Sharma, mas isso não seria preciso. A equipe de pesquisa tentou isso e encontrou centenas de genes suportando árvores incorretas.
Ballesteros encoraja outros a submeter seus dados evolutivos a esse tipo de metodologia rigorosa, porque “a evolução é complicada”
Por que os caranguejos ferradura são habitantes da água enquanto outros aracnídeos colonizaram a terra permanece uma questão em aberto. Estes animais pertencem a um grupo chamado Chelicerata, que também inclui aranhas marinhas. As aranhas marinhas são artrópodes marinhos como caranguejos em ferradura, mas não são aracnídeos.
“O que o estudo conclui é que a conquista da terra pelos aracnídeos é mais complexa do que um evento de uma única tradição”, diz Ballesteros.
É possível que o ancestral comum dos aracnídeos tenha evoluído na água e que apenas grupos como aranhas e escorpiões tenham chegado à terra. Ou, um ancestral comum pode ter evoluído em terra e depois os caranguejos em ferradura recolonizaram o mar.
“A grande questão que procuramos é a história da terrestrialização”, diz Sharma.
Para Ballesteros, que agora está estudando a evolução da cegueira em aranhas que vivem nas profundezas das cavernas em Israel, suas motivações chegam ao coração da própria natureza humana.
“Eu posso olhar com curiosidade infantil e perguntar: ‘Como toda essa diversidade chegou a ser?” ele diz. “É incrível o que existe, e eu nunca pensei que teria o privilégio de poder fazer isto.”