Em todo o reino animal, os pássaros são algumas das criaturas mais coloridas de todas. Mas como surgiram todas as diferentes espécies de aves incrivelmente coloridas?
Quase todas as aves com penas ou bicos vermelhos, laranja e amarelos brilhantes usam um grupo de pigmentos chamados carotenóides para produzir suas cores. No entanto, esses animais não conseguem produzir carotenóides diretamente. Eles devem adquiri-los por meio de suas dietas, a partir das plantas que comem.
Os papagaios são a exceção a esta regra, tendo desenvolvido uma forma inteiramente nova de produzir pigmentos coloridos, chamados psitacofulvinas.
Embora os cientistas conheçam esses diferentes pigmentos por algum tempoa compreensão da base bioquímica e genética por trás de como os pássaros os utilizam para variar de cor tem sido menos clara. Mas dois estudos recentes sobre papagaios e tentilhões forneceram informações vitais sobre este mistério.
Um estudopublicado em Biologia Atualfoi liderado por um de nós (Daniel Hooper), e o outro foi liderado pelo biólogo português Roberto Abore e publicado em Ciência. Juntos, eles avançam na nossa compreensão de como as aves produzem as suas exibições coloridas – e como essas características evoluíram.
Uma única enzima
Os dois novos estudos envolveram grandes equipes de pesquisadores internacionais. Eles usaram avanços recentes no sequenciamento genético para examinar quais regiões do genoma (o conjunto completo de DNA de um animal) determinam a variação pure da cor amarelo para vermelho em papagaios e tentilhões.
Surpreendentemente, embora estes dois grupos de aves produzam as suas exibições coloridas utilizando diferentes tipos de pigmentos, os cientistas descobriram que evoluíram de forma semelhante.
O estudo de Arbore analisou o lóris escuro (Pseudo-fuscata), um papagaio nativo da Nova Guiné com faixas de penas que podem ser amarelas, laranja ou vermelhas.
A pesquisa descobriu que as mudanças entre a coloração amarela e vermelha das penas estavam associadas a uma enzima chamada ALDH3A2. Esta enzima converte os pigmentos vermelhos do papagaio em amarelos.
Quando as penas em desenvolvimento contêm grandes quantidades da enzima, elas ficam amarelas; quando têm menos, ficam vermelhos.
Os cientistas descobriram que a enzima ALDH3A2 também explica a variação da cor em muitas outras espécies de papagaios que desenvolveram independentemente a variação da cor amarelo para vermelho.
Dois genes especiais
O tentilhão de cauda longa (Poephila acuticauda) é uma espécie de ave canora nativa do norte da Austrália. Existem duas subespécies hibridantes com bicos de cores diferentes. Um tem bico amarelo, enquanto o outro tem bico vermelho.
A maioria dos pigmentos carotenóides que as aves podem consumir em sua dieta são amarelos ou laranja, então os corpos das aves devem de alguma forma alterar a química dos pigmentos depois de comê-los para produzir cores vermelhas.
O estudo de Hooper examinou a variação dessa característica em toda a distribuição do tentilhão de cauda longa na natureza e a variação nos genomas das aves medidas. Descobriu-se que a cor do bico destes tentilhões estava principalmente ligada a dois genes, CYP2J19 e TTC39B.
Juntos, esses dois genes impulsionam a conversão de carotenóides dietéticos amarelos em vermelhos.
No tentilhão de cauda longa, a coloração amarela parece resultar de mutações que desativam esses genes especificamente no bico, enquanto os mantêm em outras partes do corpo, como os olhos.
Ao comparar o código de ADN destes genes de cor com o de outras espécies de tentilhões, os investigadores também descobriram que os antepassados do tentilhão de cauda longa moderno tinham bico vermelho, mas bicos amarelos mutantes têm vindo lentamente a tornar-se mais comuns.
Como um dimmer de lâmpada
Juntos, esses estudos mostram como as cores podem evoluir em populações naturais.
Tanto em papagaios como em tentilhões, as mutações responsáveis pela variação da cor amarelo-vermelho não alteraram a função das enzimas envolvidas. Em vez disso, influenciaram onde e quando essas enzimas estavam ativas.
Pense nisso como mudar a iluminação de uma sala instalando um dimmer em um interruptor de luz existente, em vez de remover uma luminária inteira.
Os cientistas também mostraram que em populações selvagens de papagaios e tentilhões, mutações em apenas alguns genes podem alterar profundamente a estrutura química dos pigmentos – o suficiente para fazer a diferença entre o vermelho e o amarelo.
Os genes-chave alteram a estrutura química da molécula do pigmento através da ação de uma enzima que adiciona apenas um átomo de oxigênio ao pigmento. Isso muda de vermelho brilhante para amarelo brilhante em papagaios, e o oposto em tentilhões, de amarelo brilhante para vermelho brilhante.
A maravilha da natureza
A evolução da cor nas aves tem sido foco de atenção desde que Charles Darwin a utilizou para delinear sua teoria da evolução por seleção pure. A diferença mais óbvia entre as espécies de aves intimamente relacionadas que vemos ao nosso redor é a sua cor.
Estes dois novos estudos mostraram-nos como alguns genes e a adição desse único átomo de oxigénio podem mudar o curso da evolução, criando uma nova forma que parece tão dramaticamente diferente.
Se isto melhorar o animal num sentido evolutivo – talvez eles pareçam mais atraentes para potenciais parceiros ou se destaquem mais – pode levar à origem de uma nova espécie.
Este trabalho nos lembra a maravilha da natureza e mostra que a evolução é um processo contínuo.
Para conservar as espécies, precisamos proteger o máximo possível da sua complexidade genética. Cada indivíduo numa população contém um genoma único e cada pequena variação é o produto de milhões de anos de evolução no passado. Também poderia ser a chave para o desenvolvimento de uma nova espécie no futuro.
Simon GriffithProfessor de Ecologia Comportamental Aviária, Universidade Macquarie e Daniel HooperPós-doutorado, Bioinformática e Biologia Computacional, Museu Americano de História Pure
Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Artistic Commons. Leia o artigo unique.
