Cefalópodes podem ter os cromossomos sexuais mais antigos, com 480 milhões de anos, revela genoma do polvo

Cefalópodes podem ter os cromossomos sexuais mais antigos já identificados em um animal, segundo uma descoberta recente no genoma de um polvo.

Isso é relevante porque, até agora, os cientistas nem sequer sabiam ao certo se essas criaturas incomuns tinham um mecanismo de determinação sexual registrado nos genes.

Pesquisadores da Universidade do Oregon parecem, enfim, ter esclarecido essa dúvida.

O estudo, revisado por pares, apresenta a primeira evidência de determinação sexual genética em cefalópodes e aponta que a origem do cromossomo sexual remonta a mais de 480 milhões de anos.

O mistério da determinação sexual nos cefalópodes

Antes, para dizer se um polvo era macho ou fêmea, biólogos dependiam essencialmente da observação direta - distinguindo quais indivíduos colocavam ovos e quais produziam espermatozoides.

A busca no genoma de polvos não havia revelado um sistema evidente de cromossomos sexuais. Com isso, alguns cientistas passaram a considerar se os cefalópodes poderiam se assemelhar a certos peixes e répteis, nos quais o sexo é definido por fatores ambientais, como a temperatura em que os ovos se desenvolvem, e não pela herança de cromossomos distintos.

O cromossomo Z no genoma do polvo (Octopus bimaculoides)

Ao analisar os genes do polvo-da-Califórnia de duas manchas (Octopus bimaculoides) - o primeiro cefalópode a ter o genoma completo sequenciado - os pesquisadores finalmente identificaram um par de cromossomos singular.

A diferença apareceu no cromossomo 17 e só ficou clara quando o genoma do macho, totalmente sequenciado, foi comparado ao de uma fêmea. No caso da fêmea, parecia faltar uma das duas cópias.

"Esse cromossomo específico tinha metade do volume de dados de sequenciamento, o que indicava que havia apenas uma cópia", afirma Gabrielle Coffing, doutoranda em biologia e primeira autora do novo estudo.

"Depois, conforme aprofundámos a análise, chegámos à conclusão de que devíamos ter encontrado um cromossomo sexual."

Em humanos, o sistema é XY: dois cromossomos X levam ao padrão corporal feminino, enquanto a presença do cromossomo Y, em geral, desencadeia o desenvolvimento de características masculinas.

Nos polvos, o sistema é o inverso: normalmente, os machos têm um par duplo Z (ZZ), e as fêmeas têm apenas um cromossomo Z.

Evidências em outras espécies e a origem antiga do cromossomo sexual

Para verificar se esse padrão se repetia noutros cefalópodes, a equipa comparou os genomas de três espécies de polvo, três espécies de lula e um náutilo.

A conclusão foi que o cromossomo Z dos cefalópodes é "um ponto fora da curva genómica" com "uma única origem antiga".

Os genomas de duas espécies de lula e do polvo-comum do Leste Asiático (Octopus sinensis) exibiam assinaturas fora da curva semelhantes. Como esses animais pertencem a linhagens diferentes, isso sugere que o cromossomo Z surgiu antes da separação entre elas.

Ao aprofundar a investigação, Coffing e colegas encontraram evidências do cromossomo Z no náutilo-de-concha (Nautilus pompilius). O N. pompilius separou-se da linhagem do polvo entre 520–398 milhões de anos atrás, e estudos mais recentes situam essa divergência em cerca de 482 milhões de anos.

Diante disso, os pesquisadores da Universidade do Oregon defendem que o cromossomo Z "precisava ter surgido pelo menos há tanto tempo".

Isso significa que o polvo pode ter o cromossomo sexual animal mais antigo já encontrado, ultrapassando até mesmo alguns insetos cujos cromossomos sexuais são estimados em 450 milhões de anos.

Em comparação com os dos polvos, porém, esses cromossomos sexuais de artrópodes são pouco conservados entre espécies.

Como isso se compara a vertebrados e ao sistema ZW

Para referência, o cromossomo mais antigo aceito em vertebrados é o de um peixe-esturjão, que se acredita ter cerca de 180 milhões de anos. Fêmeas de esturjão têm um par de cromossomos sexuais ZW, ao contrário da fêmea de polvo, que apresenta um cromossomo Z "hemizigoto".

O sistema de determinação sexual ZW aparece em aves, crustáceos e alguns insetos.

É possível que o cromossomo W correspondente do polvo tenha sido perdido ao longo do tempo, num processo semelhante à trajetória desfavorável atribuída ao cromossomo Y em humanos.

A compreensão sobre cromossomos sexuais mudou muito nos últimos anos. Durante um período, eles foram vistos como componentes intrínsecos da determinação sexual em animais - mas a pesquisa biológica tende a ser enviesada em direção aos mamíferos.

Na prática, alguns peixes e répteis, como crocodilos, não têm cromossomos sexuais. Nesses casos, o sexo da prole é definido por outros fatores externos, por meio de regulações epigenéticas.

Ainda há muito a aprender sobre como e por que os cromossomos sexuais evoluíram. Polvos, com raízes evolutivas profundas, podem ser modelos valiosos para estudos futuros.

"Os cefalópodes já são criaturas muito interessantes, e ainda há muitas coisas que estamos a aprender sobre eles, sobretudo em neurociência", diz Coffing.

"Isto só mostra mais uma característica interessante: eles têm cromossomos sexuais realmente antigos."

A pesquisa foi publicada na revista Current Biology.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em março de 2024, antes de a pesquisa ser revisada por pares.