Genomas revelam a evolução de lulas e sépias

Lulas e sépias sempre carregaram um ar de enigma. Elas piscam cores, disparam em arrancadas repentinas e resolvem desafios de um jeito que parece sofisticado demais para animais sem coluna vertebral.

Há anos, cientistas tentam reconstruir como esses cefalópodes surgiram e se diversificaram, mas a narrativa permanecia irritantemente incompleta.

O obstáculo nunca foi falta de interesse. Faltavam evidências robustas. Fósseis são raros e, quando aparecem, costumam ser difíceis de interpretar. Já os dados genéticos, por muito tempo, vieram em pedaços.

Durante décadas, a saída foi trabalhar com hipóteses bem fundamentadas sobre parentescos entre espécies e sobre quando cada linhagem se separou. Agora, esse retrato começa a ganhar nitidez.

O desafio de estudar a evolução das lulas

Um novo estudo reuniu grandes volumes de informação genética - incluindo três genomas de lulas sequenciados recentemente - para montar uma linha do tempo evolutiva mais confiável.

A pesquisa foi conduzida no Okinawa Institute of Science and Technology, onde a equipa conseguiu, enfim, encaixar várias peças que estavam em falta.

“Lulas e sépias são criaturas notáveis, e ainda assim sua evolução tem sido notoriamente difícil de estudar”, afirmou o Dr. Gustavo Sanchez, primeiro autor do artigo.

“A questão da ancestralidade delas vem sendo investigada há décadas, e muitos grupos de pesquisa propuseram diferentes hipóteses evolutivas com base em diferentes características morfológicas e conjuntos de dados moleculares.”

“Com nossas novas informações genômicas, conseguimos resolver alguns dos mistérios em torno de suas origens.”

Uma família com muitas formas

Lulas e sépias pertencem ao grupo dos decapodiformes, ou seja, cefalópodes com dez braços. Elas estão presentes em praticamente todos os cantos do oceano, de recifes rasos a águas profundas e escuras.

Apesar desse parentesco, não existe um “visual padrão”. Um traço que liga muitas delas é a presença de uma concha interna - mas até isso muda bastante de um grupo para outro.

Algumas exibem um osso de sépia liso e arredondado. Outras trazem uma estrutura fina, semelhante a uma lâmina, conhecida como gládio. Há espécies com uma concha em espiral, enquanto outras perderam a concha por completo.

As primeiras tentativas de desenhar essa árvore genealógica tropeçaram porque as evidências disponíveis não tinham resolução suficiente.

“Reconstruções anteriores da evolução dos decapodiformes foram feitas a partir de conjuntos de dados com resolução limitada e eram propensas a sinais enviesados, o que obscurecia as relações reais entre diferentes espécies”, observou o Dr. Sanchez.

“Dados de genoma completo agora oferecem uma imagem mais limpa e consistente de como esses animais evoluíram.”

Lulas têm genomas gigantes

Chegar a essa visão mais clara exigiu superar um problema prático: os genomas de lulas e sépias são enormes. Em alguns casos, chegam a ter o dobro do tamanho do genoma humano, o que torna o sequenciamento lento e tecnicamente exigente.

Além disso, recolher amostras é, por si só, um desafio. Muitas espécies vivem longe da costa ou em grandes profundidades. Para sequenciar, é indispensável obter ADN fresco - e isso nem sempre é viável.

“Algumas linhagens são abundantes e muito diversas apenas em sistemas de recifes tropicais como o Arquipélago Ryukyu, enquanto outras são enigmáticas e conhecidas apenas no mar profundo”, disse o Dr. Sanchez.

“Tivemos a sorte de encontrar algumas espécies-chave bem aqui, em Okinawa, e de colaborar com colegas com acesso a amostras mais difíceis.”

Desse esforço saiu a primeira árvore evolutiva baseada em genomas que cobre quase todos os grandes grupos de decapodiformes. Para reuni-la, foram necessários cinco anos e uma colaboração global.

Uma lula estranha ajuda a preencher a lacuna

Entre os animais mais intrigantes analisados está a lula “chifre de carneiro”, Spirula spirula. Ela é raramente observada e carrega uma concha interna fortemente enrolada, algo que confundiu investigadores por muitos anos.

“No passado, a estrutura da concha da lula chifre de carneiro levou alguns cientistas a concluir, erroneamente, que ela era intimamente aparentada às sépias”, disse o coautor do estudo Dr. Fernando Á. Fernández-Álvarez, do Instituto Espanhol de Oceanografia.

“Eu acreditava que este genoma poderia ajudar a fechar uma lacuna fundamental e trazer clareza às questões evolutivas mais amplas dos cefalópodes.”

O genoma de Spirula spirula ajudou a corrigir suposições antigas e deu mais força ao novo modelo evolutivo.

Animais que sobreviveram a uma extinção em massa

O trabalho também propõe uma cronologia que altera a forma como os cientistas encaram esses animais. Lulas e sépias provavelmente tiveram origem no oceano profundo há cerca de 100 milhões de anos, em pleno Cretáceo Médio.

Depois, ocorreu um dos episódios mais dramáticos da história da Terra. Por volta de 66 milhões de anos atrás, a extinção do Cretáceo–Paleógeno eliminou cerca de três quartos de todas as espécies, incluindo os dinossauros.

Por que, então, as lulas não desapareceram também? Uma explicação possível está no habitat. Ambientes de mar profundo teriam oferecido bolsões de água rica em oxigénio, funcionando como refúgios.

“A superfície do mar teria sido um ambiente muito hostil para cefalópodes. Por volta daquela época, pouquíssimos habitats adequados e ricos em oxigénio existiriam perto das costas”, destacou o Dr. Sanchez.

“A intensa acidificação do oceano em águas mais rasas também provavelmente teria degradado suas conchas; assim, o facto de alguma forma desse recurso ter sido mantida ao longo de sua história evolutiva é uma evidência de suas origens em águas oceânicas mais profundas.”

Uma explosão de diversidade

Após o evento de extinção, as condições perto da superfície melhoraram. Os recifes de coral começaram a se reerguer, abrindo novos ambientes. Lulas e sépias passaram a ocupar esses espaços e, a partir daí, diversificaram-se rapidamente.

“Após as separações iniciais de linhagens no Cretáceo, não vemos muita ramificação por muitas dezenas de milhões de anos. No entanto, no período de recuperação do K-Pg, de repente observamos uma diversificação rápida, à medida que as espécies se adaptam e evoluem em ecossistemas novos e em mudança”, disse o Dr. Sanchez.

“Este é um exemplo de um modelo de ‘pavio longo’: um período de mudança limitada seguido por uma explosão de diversidade.”

O que isso significa para pesquisas futuras

Esse novo mapa evolutivo vai além de resolver dúvidas antigas. Ele oferece uma base para investigar como lulas e sépias desenvolveram características tão fora do comum.

Esses animais são famosos por sistemas nervosos avançados, comportamento complexo e recursos como a camuflagem dinâmica. Compreender a história genética deles pode ajudar a explicar como essas capacidades surgiram.

“Lulas e sépias têm tantas características únicas em comparação com outros grupos animais que se tornam uma fonte inesgotável de inspiração para cientistas”, afirmou o coautor do estudo Daniel Rokhsar.

“Com esses genomas e com uma visão clara de suas relações evolutivas, podemos fazer comparações significativas para descobrir as mudanças moleculares associadas a grandes inovações dos cefalópodes, desde o surgimento de novos órgãos e da camuflagem dinâmica até a complexidade neural que sustenta seu comportamento notável.”

O estudo completo foi publicado na revista Nature Ecologia & Evolução.