Milhões de anos antes do surgimento dos seres humanos, os peixes da subordem Notothenioidei já haviam conquistado a Antártica. Hoje, eles formam o grupo de vertebrados mais abundante e diverso da região: são cerca de 155 espécies distribuídas em sete famílias. Você pode estar se perguntando como essa linhagem conseguiu atravessar tantas eras. Os cientistas também.
Até agora, sabe-se que, ao longo de sua história evolutiva, os chamados nototeníoides desenvolveram glicoproteínas anticongelantes capazes de impedir a formação de cristais de gelo no sangue e nos tecidos. Além disso, sem bexiga natatória, estrutura que ajuda peixes a controlar a flutuação, esses animais também adotaram estratégias para se manter em diferentes profundidades.
Mas a pesquisadora Mayara P. Neves, do Departamento de Zoologia da Universidade Federal do Paraná (UFPR); e colegas das universidades de Rice, Oklahoma, e do estado de Ohio, nos Estados Unidos, quiseram entender também o que a variedade do crânio desses animais poderia mostrar sobre essa capacidade evolutiva.
“O que nos motivou a olhar especificamente para o crânio foi a percepção de que a diversidade de formas cranianas nesses peixes é enorme, e que essa diversidade está diretamente ligada ao que eles comem e onde vivem. O crânio é a ferramenta de captura de alimento desses animais”, diz a cientista.
O resultado dessa investigação foi publicado no periódico científico Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, em outubro do ano passado.
Um quebra-cabeça chamado modularidade
Para compreender essa relação, os cientistas partiram do conceito de modularidade, um padrão de organização em que algumas estruturas do corpo apresentam relativa autonomia entre si e podem se transformar sem afetar significativamente as demais.
“Imagine o crânio como um conjunto de LEGO: algumas peças estão muito coladas umas às outras e, por isso, quando uma muda, as demais tendem a mudar juntas. Isso é a integração. Outras são mais independentes e conseguem se modificar sem arrastar as demais. Isso é a modularidade”, explica Neves.
Os seres humanos apresentam um exemplo clássico desse fenômeno. O crânio é dividido em módulos como o neurocrânio, que abriga e protege o cérebro, e o complexo facial, formado por estruturas como a mandíbula, o nariz e as maçãs do rosto. Ao longo da evolução dos hominídeos, o neurocrânio se expandiu em resposta ao aumento do cérebro, enquanto a face se tornou progressivamente menor. “Essa transformação só foi possível porque esses módulos possuem certo grau de independência”, afirma a pesquisadora.
O conceito moderno de modularidade ganhou força a partir da década de 1990, especialmente com os trabalhos do biólogo Günter Wagner. Nas últimas duas décadas, tornou-se um dos temas centrais da biologia evolutiva do desenvolvimento.
Hoje, entende-se que estruturas mais modulares tendem a apresentar maior flexibilidade evolutiva, permitindo que diferentes partes do organismo respondam de forma independente às pressões ambientais e favorecendo o surgimento de adaptações.
22 milhões de anos de evolução
Para reconstruir a história evolutiva desses peixes, com foco na modularidade craniana, pesquisadores analisaram o crânio de 172 espécies de peixes atuais. Utilizando microtomografia computadorizada, técnica que produz imagens tridimensionais de alta resolução, criaram modelos digitais detalhados dos ossos sem precisar danificá-los.
Em seguida, compararam matematicamente o formato desses crânios para identificar semelhanças e diferenças entre as espécies. Essas informações foram posicionadas em uma árvore evolutiva que indica quando cada linhagem surgiu, permitindo estimar como e em que velocidade a anatomia dos peixes mudou ao longo dos últimos 22 milhões de anos.
Os resultados mostraram que diferentes partes do crânio dos nototeníoides evoluíram com relativa independência umas das outras, atestando o papel da modularidade, que teria ajudado esses animais a se adaptarem rapidamente às transformações ambientais provocadas pelo resfriamento da Antártica.
Quando o clima remodelou os peixes da Antártica
Por meio desse estudo, foi possível traçar uma narrativa desse passado: há 22 milhões de anos, os nototeníoides teriam emergido de um ancestral comum, e mudanças no formato do crânio começaram a ocorrer em ondas ligadas a eventos climáticos. O maior deles foi o chamado Ótimo Climático do Mioceno, período de grande instabilidade climática global há 15 milhões de anos. “Foi quando detectamos as taxas de evolução do crânio mais aceleradas dentro do grupo”.
Mas, antes disso, por volta de 23 milhões de anos atrás, já havia sinais de uma primeira aceleração evolutiva, coincidindo com uma barreira oceânica que isolou a Antártida e transformou completamente o ecossistema, a formação da Corrente Circumpolar Antártica. Segundo Neves, com o resfriamento do oceano, muitas espécies de peixes que não conseguiram se adaptar foram extintas, e os nototeníoides ocuparam esses vazios ecológicos posteriormente.
“O crânio alongado dos nototeníoides parece estar associado a estratégias de alimentação em ambientes profundos, onde um formato mais hidrodinâmico favorece a eficiência de captura de presas”, diz.
Resta investigar agora os mecanismos genéticos e do desenvolvimento que produzem essa modularidade, como exatamente o ambiente seleciona por mais ou menos modularidade, e se esses peixes terão plasticidade evolutiva suficiente para resistir à emergência climática.
Nototeníoides podem ensinar sobre o futuro
Aprofundar o conhecimento sobre os nototeníoides é importante não apenas porque eles correspondem à maior parte da biomassa de peixes do Oceano Antártico, mas também por seu potencial adaptativo.
“Estudar esse grupo é como ter um laboratório natural de evolução”, argumenta a cientista.
Além disso, pesquisadores lembram que os nototeníoides evoluíram em resposta a glaciações passadas, e agora enfrentam o processo inverso, o aquecimento do Oceano Antártico, o que precisa ser estudado a fundo.
“Nossa pesquisa mostra que a modularidade craniana confere flexibilidade evolutiva. Mas a velocidade das mudanças climáticas atuais é de magnitude maior do que as mudanças geológicas do passado. Entender os mecanismos que permitiram a esses peixes prosperar é também uma forma de avaliar suas chances, e as de tantos outros organismos, diante do futuro que estamos construindo”, conclui Neves.
➕ Leia o artigo Cranial Modularity and Adaptive Radiation in Antarctic Icefishes
