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Como o inseto ganhou suas asas: os cientistas (finalmente!) Contam a história
As asas dos insetos, confirmou a equipe, evolua­ram a partir de uma protubera¢ncia ou
Por Laboratório Biológico Marinho - 01/12/2020


Injeção de solução CRISPR em embriaµes de crusta¡ceos (Parhyale hawaiiensis). Crédito: Heather Bruce

Parece uma "história justa" - "Como o inseto conseguiu suas asas" -, mas na verdade éum mistério que intrigou os bia³logos por mais de um século. Teorias intrigantes e concorrentes da evolução das asas dos insetos surgiram nos últimos anos, mas nenhuma foi inteiramente satisfata³ria. Finalmente, uma equipe do Laborata³rio de Biologia Marinha (MBL), Woods Hole, resolveu a controvanãrsia, usando pistas de artigos cienta­ficos antigos, bem como abordagens gena´micas de última geração. O estudo, conduzido pela MBL Research Associate Heather Bruce e MBL Director Nipam Patel, foi publicado esta semana na Nature Ecology & Evolution .

As asas dos insetos, confirmou a equipe, evolua­ram a partir de uma protubera¢ncia ou "la³bulo" nas pernas de um crusta¡ceo ancestral (sim, crusta¡ceo). Depois que esse animal marinho fez a transição para morar na terra hácerca de 300 milhões de anos, os segmentos da perna mais pra³ximos de seu corpo foram incorporados a  parede corporal durante o desenvolvimento embriona¡rio , talvez para suportar melhor seu peso na terra. "Os la³bulos das pernas então subiram para as costas do inseto e, mais tarde, formaram as asas", diz Bruce.

Um dos motivos pelos quais demorou um século para descobrir isso, diz Bruce, éque não se percebeu atécerca de 2010 que os insetos são mais intimamente relacionados aos crusta¡ceos dentro do filo de artra³podes, conforme revelado por semelhanças genanãticas.

"Antes disso, com base na morfologia, todos classificavam os insetos no grupo dos miria¡podes, junto com os mila­pedes e as centopanãias", diz Bruce. “E se vocêprocurar nos miria¡podes de onde vieram as asas dos insetos , vocênão encontrara¡ nada”, diz ela. "Assim, as asas dos insetos passaram a ser consideradas estruturas 'novas' que surgiram nos insetos e não tinham estrutura correspondente no ancestral - porque os pesquisadores estavam procurando no lugar errado pelo inseto ancestral."

“As pessoas ficam muito entusiasmadas com a ideia de que algo como as asas de um inseto pode ter sido uma inovação da evolução”, diz Patel. "Mas uma das histórias que estãosurgindo das comparações gena´micas éque nada énovo; tudo veio de algum lugar. E vocêpode, de fato, descobrir de onde."

Bruce sentiu o cheiro de sua descoberta agora relatada ao comparar as instruções genanãticas para as pernas segmentadas de um crusta¡ceo, o minaºsculo saltador de praia Parhyale , e as pernas segmentadas de insetos, incluindo a mosca da fruta Drosophila e o besouro Tribolium . Usando a edição de genes CRISPR-Cas9, ela desabilitou sistematicamente cinco genes de padronização de perna compartilhados em Parhyale e em insetos, e descobriu que esses genes correspondiam aos seis segmentos de perna que estãomais distantes da parede do corpo. Parhyale, entretanto, tem um segmento adicional da sanãtima perna pra³ximo a  parede do corpo. Para onde foi esse segmento, ela se perguntou? “E então comecei a pesquisar na literatura e descobri uma ideia muito antiga que foi proposta em 1893, de que os insetos tinham incorporado sua regia£o proximal [mais próxima do corpo] da perna na parede do corpo”, diz ela.

Os insetos incorporaram dois segmentos ancestrais da perna de crusta¡ceos
(marcados com 7 em vermelho e 8 em rosa) na parede do corpo. O la³bulo
no segmento da perna 8 posteriormente formou a asa nos insetos, enquanto
essa estrutura correspondente nos crusta¡ceos forma a placa tergal.
Crédito: Heather Bruce

"Mas eu ainda não tinha a asa parte da história", diz ela. "Continuei lendo e lendo, e me deparei com esta teoria dos anos 1980 de que não apenas os insetos incorporavam a regia£o proximal de suas pernas na parede do corpo , mas os pequenos la³bulos na perna mais tarde se moviam para as costas e formaram as asas. Eu pensei , uau, meus dados gena´micos e embriona¡rios sustentam essas velhas teorias. "

Teria sido impossí­vel resolver esse enigma de longa data sem as ferramentas agora disponí­veis para sondar os genomas de uma mira­ade de organismos, incluindo Parhyale , que o laboratório Patel desenvolveu como o organismo de pesquisa mais geneticamente trata¡vel entre os crusta¡ceos.

 

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