Um mistério sexual protista microscópico de 540 milhões de anos é resolvido

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Sabemos que a evolução é responsável pela incrível diversidade de vida da Terra. No entanto, pode ser difícil entender precisamente como a evolução molda a diversidade e como os ambientes em mudança realimentam e moldam a evolução.

Ao olhar para organismos microscópicos, compreender feedbacks entre diversidade, evolução e ambientes pode ser ainda mais complicado. Essas dificuldades confusas podem impedir reconstruções de climas antigos que poderiam nos dizer mais sobre as mudanças climáticas modernas.

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Foraminíferos, ou “forames”, são protistas unicelulares com cascas duras, chamados de “testes”. Esses testes assumem várias formas e são usados ​​como proteção contra predadores.

À medida que crescem, os testes de foram registram as condições ambientais circundantes, incorporando isótopos e oligoelementos. Depois que um forame morre, a química de teste pode ser usada para reconstruir as condições ambientais onde ele cresceu.

Mas, apesar de seu papel integral nas reconstruções climáticas e na ciclagem do carbono oceânico, a reprodução do forames ainda é pouco compreendida. No século passado, os forames só se reproduziram em alguns estudos, todos relatando reprodução sexual.

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Encontrar apenas reprodução sexuada em forames foi confuso, pois, normalmente, a mistura de genes durante o sexo leva a uma maior diversidade e, muitas vezes, à especiação. No entanto, após supostamente 540 milhões de anos de sexo, existem muito poucas espécies de forames. Por que não há mais?

O estudo

Um estudo recente da pós-doc Kate Davis da Yale University e colegas desvendou esse mistério. A equipe estava originalmente analisando como os forames incorporam elementos vestigiais à medida que envelhecem e como isso pode permitir aos pesquisadores reconstruir as mudanças climáticas em colunas de água antigas.

Durante seus experimentos, eles notaram algo incomum – seus forames reproduzidos assexuadamente. Ninguém sabia que forames poderiam fazer isso.

Fossil planktonic foraminifera (40 million years old) from Tanzania is shown.
Foto: (reprodução/ internet)

Ph.D. a candidata Cait Livsey, coautora do estudo, diz que nunca vai esquecer um texto de Davis sobre a reprodução inesperada: “Foi surreal. Nós dois sabíamos imediatamente que isso era enorme, mas também não tínhamos ideia do que tínhamos que fazer para valer a pena.

Com uma descoberta massiva na ponta dos dedos, eles rapidamente criaram novos experimentos e documentaram o que estava acontecendo, sendo pioneiros nos protocolos à medida que avançavam.

Como Davis explicou: “Tínhamos que estar dispostos a abandonar nosso plano original para seguir nessa direção nova e empolgante. Observamos tudo, anotamos tudo e apenas observamos o que aconteceu.

Os pesquisadores tiveram que elaborar um protocolo para cuidar dos forames do bebê. No final, eles decidiram fornecer duas dietas diferentes por meio de tratamentos “claros” e “escuros”.

Em tratamentos onde os frascos foram expostos à luz, plantas microscópicas cresceram e os forams do bebê se alimentaram delas. Em tratamentos em que os frascos foram mantidos fora da luz (tratamentos no escuro), os forams bebês se alimentaram de restos de plantas mortas.

Foraminifera and children in first three days children were observed
Foto: (reprodução/ internet)

Isso levou à segunda descoberta incrível da equipe. Normalmente, os descendentes parecem muito semelhantes quando produzidos assexuadamente e toda a sua genética vem de um dos pais.

Algo inesperado

No entanto, como os bebês foram produzidos assexuadamente se alimentaram de plantas vivas ou mortas, os irmãos cresceram em tamanhos e formas extremamente variáveis. Os pesquisadores acreditam que as dietas exclusivas impulsionaram essas diferenças.

Já estávamos chocados, surpresos e animados ao ver algo (reprodução assexuada) que não tínhamos certeza que existia, e maravilhados, ao observá-los escolher microambientes e crescer em formas e tamanhos tão diferentes”, explica Davis.

Descobertas consecutivas de cair o queixo fizeram os pesquisadores questionarem momentaneamente suas observações, especialmente porque os forames bebês podem ser difíceis de encontrar em meio aos restos da planta.

De acordo com o co-autor e Ph.D. candidata Hannah Palmer, “Tentamos contar os descendentes em cada frasco, a cada dia, mas os números aumentavam e diminuíam ligeiramente. No início, senti que estava fazendo algo errado, especialmente porque alguns eram muito maiores do que outros. Eu estava constantemente me perguntando se eu tinha tirado uma foto da coisa errada.

Com essas observações complicadas, a equipe considerou o que testemunhou e se isso só poderia resultar de reprodução assexuada.

No entanto, conforme explicado no estudo, interpretações alternativas são improváveis. A fertilização de uma fonte externa seria quase impossível, já que gametas ou zigotos não poderiam passar pelo filtro de entrada de água do mar.

Além disso, estatisticamente, havia descendentes demais. A autofecundação também é improvável devido à falta de mudanças características no pai.

Os resultados deste estudo, especialmente a adaptabilidade dos forames e sua escolha entre métodos reprodutivos, apontam para maior complexidade e resiliência do que se pensava anteriormente.

Após extinções em massa, um único forame poderia produzir assexuadamente uma abundância de descendentes capazes de se adaptar a diversos ambientes marinhos. Isso explica como eles sobreviveram a centenas de milhões de anos sem especiação.

Biogeochemistry of foraminifera. Forams incorporate calcium as they grow
Foto: (reprodução/ internet)

O próximo passo para os pesquisadores que usam forames em reconstruções climáticas será vincular as mudanças de tamanho e forma às condições ambientais.

Quando os pesquisadores entendem como o ambiente influencia o tamanho e a forma, eles podem reexaminar as reconstruções históricas, fornecendo novos insights sobre os fatores ambientais específicos da evolução.

Para os biólogos, o trabalho futuro pode procurar a reprodução assexuada em outras espécies de protistas plâncticos e se aprofundar no exame de sua adaptabilidade ambiental.

Além dos mundos de reconstruções climáticas e biologia, este estudo também contém uma lição para todos os jovens cientistas. Em um mundo que exige cada vez mais ciência com resultados aplicáveis, é normal que os experimentos às vezes mostrem o caminho.

Nas palavras de Davis, este estudo “… era um tipo diferente de ciência. A ciência baseada em hipóteses é ótima e importante, e o que todos nós estamos acostumados … mas esta foi uma oportunidade de fazer ciência da velha escola, descoberta, história natural. Foi um dos experimentos mais divertidos que já fiz.

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Traduzido e editado por equipe Isto é Interessante 

Fonte: Massive Science

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