Animais

O genoma da borboleta quase não mudou após 250 milhões de anos de evolução

Santiago Ferreira

Os cientistas forneceram um vislumbre sem precedentes da história evolutiva das borboletas e mariposas. Tendo vivido na Terra há mais de 250 milhões de anos, o genoma das espécies de borboletas e mariposas permanece relativamente inalterado.

Pesquisadores do Wellcome Sanger Institute, em colaboração com a Universidade de Edimburgo, analisaram mais de 200 genomas de alta qualidade em nível de cromossomo. Eles descobriram que a composição cromossômica desses insetos sofreu poucas mudanças durante sua estada em nosso planeta.

250 milhões de anos de evolução dos lepidópteros

Apesar da notável diversidade observada em mais de 160.000 espécies em todo o mundo – desde a miríade de padrões de asas até às várias formas de lagartas – as estruturas genéticas fundamentais destas criaturas permaneceram praticamente as mesmas desde o seu último ancestral comum.

Conhecidas coletivamente como Lepidoptera, que representam 10% de todas as espécies animais descritas, as espécies de borboletas e mariposas mantiveram 32 blocos de cromossomos ancestrais em seus genomas.

Estes são referidos nos círculos científicos como “elementos Merian”, nomeados em homenagem a Maria Sibylla Merian, uma entomologista pioneira do século XVII.

Os elementos merianos permaneceram intactos na grande maioria das espécies, com a maioria das espécies exibindo hoje cromossomos que se correlacionam diretamente com essas estruturas antigas, exceto por um evento singular de fusão antiga.

Exceções do genoma na evolução das borboletas

O estudo também identifica casos raros de rearranjo genético em certas espécies, como fusões e fissões cromossômicas.

Estas ocorrências destacam a notável estabilidade dos genomas dos Lepidoptera, juntamente com desvios ocasionais que levaram a uma diversidade genética significativa.

Especificamente, espécies como as borboletas azuis (Lysandra) e aquelas do grupo que contém as borboletas brancas do repolho (Pieris) mostraram extensa reorganização cromossômica, desafiando a norma e oferecendo insights sobre a flexibilidade e diversidade genética dentro deste grupo.

Dos elementos ancestrais à diversidade moderna

Charlotte Wright, a primeira autora do estudo do Wellcome Sanger Institute, enfatizou a importância das descobertas.

“Os cromossomos da maioria das borboletas e mariposas que vivem hoje podem ser rastreados diretamente até os 32 elementos ancestrais Merian que estavam presentes há 250 milhões de anos. É impressionante que, apesar da extensiva diversificação das espécies, os seus cromossomas tenham permanecido notavelmente intactos”, explicou Wright.

“Isso desafia a ideia de que cromossomos estáveis ​​podem limitar a diversificação de espécies. Na verdade, esta característica pode ser uma base para a construção da diversidade. Esperamos encontrar pistas em raros grupos que escaparam dessas regras.”

Projeto Psyche: Futuro da pesquisa do genoma das borboletas

O professor Mark Blaxter, autor sênior e chefe do programa Árvore da Vida do Instituto Wellcome Sanger, destacou a importância de tais estudos para a compreensão dos processos evolutivos e suas implicações para a conservação.

“Estudos como este, que nos permitem aprofundar esses processos evolutivos, só são possíveis com iniciativas como o projeto Darwin Tree of Life, que gera conjuntos de genomas de alta qualidade e disponíveis ao público. Estamos a amplificar estes esforços no Projeto Psyche, com o objetivo de sequenciar todas as 11.000 espécies de borboletas e mariposas na Europa com colaboradores em todo o continente”, acrescentou Blaxter.

“Como polinizadores vitais, herbívoros e fontes de alimento de vários ecossistemas, bem como indicadores poderosos da saúde dos ecossistemas, uma compreensão mais profunda da biologia das borboletas e mariposas através do Project Psyche irá informar estudos futuros sobre adaptação e especiação para a conservação da biodiversidade.”

Esta pesquisa faz parte do Projeto Darwin Tree of Life, que visa sequenciar todas as 70.000 espécies na Grã-Bretanha e na Irlanda, e contribui para o esforço global do Projeto Earth BioGenome para sequenciar todas as 1,6 milhões de espécies nomeadas na Terra.

Além do casulo: o que as borboletas e mariposas nos ensinam

Em resumo, este estudo intrigante reafirma a incrível estabilidade genética das borboletas e mariposas ao longo de centenas de milhões de anos, ao mesmo tempo que destaca as excepções que alimentaram a sua espantosa diversidade.

Ao rastrear os cromossomas destas espécies até aos seus antigos elementos Merian, os investigadores desafiaram noções anteriores sobre a estabilidade genética que limitava a diversificação.

Em vez disso, revelaram um quadro complexo onde a estabilidade serve de base sobre a qual raros rearranjos genéticos contribuem para a novidade evolutiva. Esta pesquisa ressalta a importância crítica dos estudos genéticos na informação de estratégias de conservação.

Diferenças entre genomas de borboletas e mariposas

Conforme discutido acima, borboletas e mariposas, ambas pertencentes à ordem Lepidoptera, compartilham muitas semelhanças em seus genomas, mas existem várias diferenças importantes que as distinguem.

Compreender essas diferenças ajuda a identificar e apreciar a diversidade dentro deste fascinante grupo de insetos.

Tempo de atividade e antenas

As borboletas são principalmente diurnas, o que significa que estão ativas durante o dia. As mariposas, por outro lado, são em sua maioria noturnas ou crepusculares, sendo ativas à noite ou durante o crepúsculo, embora haja exceções.

Uma das diferenças mais notáveis ​​está nas antenas. As borboletas têm antenas delgadas com pontas em forma de taco, enquanto as mariposas têm uma variedade de formatos de antenas, mas geralmente são emplumadas ou filamentosas sem a ponta em forma de taco.

Postura de repouso, casulo e crisálida

Quando em repouso, as borboletas normalmente dobram as asas verticalmente acima do corpo. As mariposas geralmente descansam com as asas abertas ou ligeiramente abertas sobre o corpo, embora haja variações.

As mariposas costumam criar casulos com a seda que produzem, que as envolve durante a fase de pupa. As borboletas, por outro lado, sofrem metamorfose dentro de uma crisálida, que é um estojo rígido formado sem seda.

Forma, tamanho e coloração

As mariposas tendem a ter um corpo mais grosso e peludo em comparação com as borboletas, que geralmente são delgadas e lisas. Esta não é uma regra universal, mas uma observação geral para muitas espécies.

As borboletas geralmente têm cores brilhantes e vibrantes que são visíveis quando as asas estão abertas. As mariposas costumam ter cores mais suaves, sendo comuns os marrons, os cinzas e os brancos, o que ajuda na camuflagem durante suas atividades noturnas, embora haja exceções coloridas.

Estágio de pupa e padrões de voo

Muitas mariposas criam pupas no solo ou em locais escondidos, como sob folhas ou em fendas. As borboletas costumam formar suas crisálidas em locais mais expostos, como nos galhos das árvores ou sob folhas, suspensas no ar.

O vôo da borboleta tende a ser mais gracioso e muitas vezes parece esvoaçante. O voo da mariposa pode parecer mais errático ou direto, dependendo da espécie.

Essas diferenças, embora úteis para distinguir entre borboletas e mariposas, apresentam muitas exceções devido à vasta diversidade dentro da ordem Lepidoptera.

Algumas espécies de mariposas apresentam características mais típicas das borboletas, e vice-versa, demonstrando a complexidade evolutiva e variedade dentro deste grupo de insetos.

À medida que avançamos, aproveitar os conhecimentos dos genomas das borboletas e das mariposas será fundamental para preservar a rica biodiversidade do nosso planeta, mostrando como a compreensão do passado pode iluminar o caminho para proteger o futuro.

O estudo completo foi publicado na revista Ecologia e Evolução da Natureza.

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Santiago Ferreira é o diretor do portal Naturlink e um ardente defensor do ambiente e da conservação da natureza. Com formação académica na área das Ciências Ambientais, Santiago tem dedicado a maior parte da sua carreira profissional à pesquisa e educação ambiental. O seu profundo conhecimento e paixão pelo ambiente levaram-no a assumir a liderança do Naturlink, onde tem sido fundamental na direção da equipa de especialistas, na seleção do conteúdo apresentado e na construção de pontes entre a comunidade online e o mundo natural.

Santiago