Ser unicelular dá pistas sobre origem do reino animal

Coanoflagelados, vorazes predadores unicelulares, podem ter ancestral comum a todos os animais

The New York Times |

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA, da sigla em inglês) está preocupada com muitas coisas em nossa água - bifenilpoliclorado, dibromocloropropano, Cryptosporidium parvum - para citar apenas alguns das dezenas de compostos químicos ou organismos monitorados por eles. Porém, em praticamente qualquer lago, córrego ou oceano, existe um importante grupo de micróbios que a EPA não rastreia - e, até recentemente, a maioria dos biólogos sabia muito pouco a seu respeito: os coanoflagelados.

Antes que você cuspa aquele copo d’água ou mergulhe seu maiô em água sanitária, tenha calma. Esses minúsculos organismos são inofensivos, e são importantes por outras razões. Eles fazem parte do chamado nanoplâncton, e desempenham funções cruciais na cadeia alimentar oceânica. Os coanoflagelados são vorazes predadores unicelulares.
O movimento de seu único e longo flagelo o impulsiona pela água e cria uma corrente, ajudando-o a coletar bactérias e partículas de comida em seu “colar” - localizado ao redor do flagelo e formado por 30 a 40 filamentos, similares a tentáculos.

Pode haver de milhares a milhões de coanoflagelados num galão de água do mar, que conseguem filtrar, por dia, entre 10 e 25 por cento da água superficial costeira. Os coanoflagelados, por sua vez, servem de alimento para animais planctônicos como as larvas de crustáceos - que são consumidas por animais maiores, prosseguindo assim com a cadeia alimentar.

Sua existência é bastante humilde, se comparados a residentes maiores e mais carismáticos dos oceanos - como lagostas, peixes, lulas e baleias. Porém, estudos recentes sugerem que esses obscuros organismos estão entre os parentes unicelulares mais próximos dos animais. Em outras palavras, os coanoflagelados são primos de todos os animais, como os chimpanzés são primos dos seres humanos. Assim como o estudo dos grandes primatas foi vital para compreender a evolução humana, hoje os biólogos estão examinando detalhadamente os coanoflagelados em busca de pistas sobre uma das grandes transições da história - a origem do reino animal.

Por grande parte dos primeiros 2,5 bilhões de anos de vida na Terra, a maioria das espécies era microscópica, raramente ultrapassando 1 milímetro de tamanho, e unicelular. Muitos tipos de formas de vida maiores, incluindo fungos, animais e plantas, posteriormente evoluíram de maneira independente dos ancestrais unicelulares.

A evolução multicelular foi um passo essencial à origem de cada um desses grupos, pois abriu caminho para o surgimento de organismos muito mais complexos - onde células diferentes conseguiam assumir tarefas distintas. E o surgimento de organismos maiores gerou profundas mudanças na ecologia, que alteraram a face do planeta.

Os cientistas estão ávidos por entender como ocorreram as transições do estilo de vida unicelular ao multicelular. Reconstruir eventos que ocorreram há mais de 600 milhões de anos, no caso dos animais, é um enorme desafio. Idealmente, seria preciso ter espécimes imediatamente anteriores e posteriores ao evento. Mas os ancestrais unicelulares dos animais, assim como os primeiros animais, estão extintos há muito tempo. Assim, a informação tem de ser colhida de fontes vivas.

É aqui que as comparações entre coanoflagelados e animais entram em jogo. Esse íntimo parentesco entre coanoflagelados e animais significa que já existiu um ancestral unicelular que deu origem a duas linhas de evolução - uma levando aos coanoflagelados vivos, e a outra aos animais. Os coanoflagelados podem nos dizer muito sobre esse ancestral, pois qualquer característica que eles compartilhem com os animais deveria estar presente naquele ancestral - e teria sido herdada pelos dois grupos. Por uma lógica similar, as características dos animais que faltarem aos coanoflagelados provavelmente surgiram durante a evolução animal.

Existem semelhanças físicas evidentes entre coanoflagelados e certas células animais, especificamente as células de alimentação das esponjas, chamadas de coanócitos. Essas células também possuem um flagelo e um colar de filamentos para capturar alimento.

Colares parecidos foram vistos em diversos tipos de células animais. Essas similaridades indicam que o ancestral unicelular dos animais provavelmente tinha um flagelo e um colar, e pode ter sido bem parecido com um coanoflagelado.

Contudo, semelhanças ainda mais surpreendentes e informativas entre coanoflagelados e animais foram reveladas no nível do DNA. Recentemente, a sequência do genoma de uma espécie de coanoflagelado foi analisada por uma equipe liderada por Nicole King e Daniel Rokhsar, na Universidade da Califórnia, em Berkeley. Eles identificaram muitos traços genéticos que eram compartilhados exclusivamente entre coanoflagelados e animais. Os traços incluíam 78 pedaços de proteínas, muitos dos quais em animais envolvidos em fazer as células aderirem umas às outras.

A presença de tantas moléculas de aderência de células nos coanoflagelados foi assombrosa. Os cientistas estão tentando descobrir o que todas aquelas moléculas estão fazendo numa criatura unicelular. Uma possibilidade é que as moléculas sejam usadas na captura de presas.

Em qualquer explicação, a presença desses genes num organismo unicelular indica que grande parte do maquinário para produzir animais multicelulares já estava pronta muito antes da origem dos animais. Pode ser que, em vez de desenvolver novos genes, os ancestrais dos animais simplesmente tenham usado o que tinham para se tornarem multicelulares. Pode haver vantagens seletivas na formação de colônias, como evitar ser comido por outros pequenos predadores. E, na verdade, alguns coanoflagelados formam colônias multicelulares em certos estágios de seu ciclo de vida.

King e seus colegas, Stephen Fairclough e Mark Doyel, investigaram uma dessas espécies para determinar se a formação de colônias ocorria com células se dividindo e permanecendo unidas, a maneira como se formam os embriões, ou com células individuais se juntando, como fazem alguns protistas.

Os cientistas descobriram que as colônias se formavam exclusivamente por células se dividindo e ficando juntas. Eles sugeriram que o antigo ancestral comum dos coanoflagelados e animais seriam capazes de formar colônias simples, e que essa propriedade pode ter sido o primeiro passo a caminho da evolução animal.

O mundo está repleto de micróbios, e nós gastamos muita preocupação e esforços tentando mantê-los longe e fora de nossos corpos. É humilhante pensar que nossos primos mais distantes ainda estão ali, nadando naquela sopa microscópica.

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