Estudo pode mudar nomenclatura e rever evolução dos vertebrados

Cientistas da USP trabalham para reconstruir ancestral comum de espécie de peixe que pode ter originado vertebrados terrestres

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Espécime do grupo dos polipterídeos. Uma das características mais chamativas desses peixes é sua nadadeira dorsal modificada em diversas estruturas semelhantes a flâmulas, com espinhos afiados na ponta – Foto: Pedro P. Rizzato

Pesquisadores da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP avançam em estudos sobre anatomia dos peixes. Os resultados indicam possível mudança de nomenclatura usada há mais de 300 anos e reavaliação de parentescos na história da evolução dos vertebrados.

A equipe do Laboratório de Ictiologia (setor da zoologia que estuda peixes) da FFCLRP trabalha com os polipterídeos, grupo de 12 espécies de peixes de água-doce que habita rios e ambientes estuarinos da África. Essas espécies guardam características de antepassados extintos há cerca de 385 milhões de anos.

Segundo o doutorando Pedro Pereira Rizzato, do programa de pós-graduação em Biologia Comparada do Departamento de Biologia da FFCLRP e um dos autores do estudo, as novas interpretações encontradas até o momento têm potencial para alterar a nomenclatura do esqueleto de vários peixes. Podem alterar também a própria evolução dos peixes ósseos (esturjões, pirarucus, trutas, manjubas, carpas, bagres, lambaris, corvinas, bacalhaus, atuns, piramboias, celacantos, entre outros), que foi em parte construída com base na comparação entre as ossificações.

Os polipterídeos possuem uma “mistura” de características de diferentes linhagens de vertebrados, muitas delas modificadas ou perdidas em outros peixes que surgiram mais tardiamente. E essa é “uma oportunidade única de reconstruir a anatomia do ancestral comum dessas linhagens, especialmente daquela que deu origem à principal divisão evolutiva entre os vertebrados, originando, de um lado, os peixes com nadadeiras raiadas e, de outro, os peixes de nadadeiras lobadas, de onde veio a totalidade dos vertebrados terrestres e, dentre eles, os seres humanos”, diz o pesquisador.

Detalhes do crânio e anatomia peculiar

Muitos dos ossos hoje tidos como parte do crânio desses peixes são “ossificações associadas ao sistema da linha lateral, sistema sensorial presente nos diferentes grupos de peixes e também em estágios larvais de anfíbios, os girinos”. Rizzato conta que se trata de pequenas estruturas chamadas neuromastos; elas reagem aos estímulos produzidos pelo deslocamento da água e permitem aos animais perceber movimentos ao redor dos seus corpos. “Alguns desses órgãos encontram-se alojados dentro de canais por baixo da pele dos peixes e podem inclusive atravessar escamas e alguns ossos do crânio”, descreve.

Lateral esquerda da cabeça de um polipterídeo, e abaixo, um modelo tridimensional do esqueleto do crânio feito a partir do equipamento CT-Scan, dissecado e colorido digitalmente

Os estudos na FFCLRP mostram que, durante o desenvolvimento embrionário dos peixes, “os neuromastos interagem com os ossos em formação e são inclusive capazes de formar ossificações próprias, ou seja, derivadas dos órgãos sensoriais”.

Para o professor Flávio Alicino Bockmann, orientador da pesquisa, a intenção é, futuramente, elaborar uma revisão da literatura e da nomenclatura utilizada ao longo dos anos para descrever o esqueleto dos peixes. “Embora seja um objetivo altamente ambicioso, uma vez que essa literatura se estende por mais de três séculos, ela precisa começar de algum ponto, e estamos começando a perseguir esse objetivo por meio desse estudo”, explica o professor.

Os cientistas exploram a anatomia dos polipterídeos na tentativa de reconhecer e identificar características que indiquem relações de parentesco evolutivo, por intermédio de estudo comparativo com outros grupos de peixes. Esperam contribuir para a reconstrução da anatomia do ancestral comum entre os peixes e os vertebrados terrestres. Os resultados, acreditam, podem mudar a origem e evolução desses grupos; para tanto, testam duas hipóteses de parentesco dos polipterídeos com os demais grupos de peixes.

A primeira os aproxima dos assim chamados peixes de nadadeiras lobadas, que são peixes com nadadeira de base muscular e que originaram os vertebrados terrestres (anfíbios, répteis, aves e mamíferos), dentre eles os seres humanos. A segunda hipótese, a mais aceita hoje em dia, é de que o grupo dos polipterídeos seria a linhagem mais primitiva daquela formada pelos peixes com nadadeiras raiadas, peixes com bexiga natatória utilizada para controlar a flutuabilidade na água.

Alta tecnologia para esclarecer séculos de controvérsias

A descoberta da primeira espécie de polipterídeo ocorreu em 1798 durante a famosa expedição do Império Francês ao Egito e que levou também à descoberta da Pedra de Roseta (datada de 196 a.C.). O achado atraiu atenção de diversos naturalistas, incluindo nomes como Thomas Huxley e Louis Agassiz. É que as características da anatomia desses peixes não eram observadas em nenhum outro grupo vivo de peixes do planeta.

As relações de parentesco evolutivo com as demais linhagens de vertebrados sempre foram motivo de controvérsia. As fontes de dados para comparações eram as características anatômicas, principalmente aquelas que denunciavam um ancestral comum. Hoje, no entanto, as tecnologias tornam possível investigar o parentesco evolutivo com base em sequências de DNA e RNA.

Para a equipe da USP, os novos equipamentos devem ajudar a determinar com mais precisão esses detalhes anatômicos. Para tal, seus laboratórios contam com um CT-Scan (para escaneamento tridimensional) e um tomógrafo médico que permitem reconstruir modelos tridimensionais — em alta resolução — da anatomia dos peixes e de outros organismos. Podem, ainda, realizar dissecções virtuais desses modelos no computador.

Árvore evolutiva dos animais vertebrados, mostrando as relações de parentesco evolutivo entre as linhagens e a posição mais aceita pelos pesquisadores do grupo dos polipterídeos em relação aos demais grupos de peixes – Imagem: Pedro P. Rizzato e Flávio A. Bockmann (clique para ampliar)

Processos virtuais não substituem completamente métodos de preparação anatômica e de dissecção tradicionais, mas, garante Bockmann, “permitem acesso e visualizações de detalhes anatômicos sem danificar espécimes raros depositados em coleções científicas, como é o caso de alguns polipterídeos e dos celacantos”.

Também permitem preparação de imagens e vídeos, e os modelos tridimensionais podem ser baixados para estudo e acessados em qualquer lugar do mundo ou ainda disponibilizados para impressão 3D. A ampliação de modelo tridimensional do esqueleto do peixe impresso em resina serve melhor para estudos com maiores detalhes.

O grupo de Ribeirão Preto disseca espécimes depositadas em coleções científicas, como as do Laboratório de Ictiologia da FFCLRP. Como os polipterídeos são raros em coleções nacionais, Rizzato visitou coleções internacionais, como museus de história natural dos Estados Unidos, de Londres e da França. Nesses locais encontram-se depositados os primeiros exemplares de polipterídeos.

Para o desenvolvimento do estudo, financiado pela Fapesp, contam ainda com a colaboração do doutor Eric Hilton, do Instituto de Ciências Marinhas de Virginia, nos EUA, um dos centros visitados por Rizzato. Hilton é um dos principais anatomistas de peixes do mundo e seu laboratório contém exemplares de alguns grupos de peixes aparentados aos polipterídeos raros em coleções do Brasil e que são fundamentais para o estudo. “Graças a esse período sob supervisão do doutor Hilton, foi possível incluir no estudo informações sobre a anatomia desses grupos”, diz Rizzato, antecipando que os primeiros resultados serão publicados em breve.

Mais informações: (16) 3315-3710

Vitória Junqueira e Rita Stella

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