Corallimorpharian genome supports the monophyly of Scleractinia and illuminates the cellular evolution of coral calcification
Este estudo utiliza um genoma em nível de cromossomo do corallimorfárioo *Ricordea yuma* para confirmar seu status como o grupo irmão dos corais pétreos, revelando assim que a calcificação coralina evoluiu através do surgimento de um estado celular calicoblástico especializado e da montagem de um kit de ferramentas de biomineralização proveniente tanto de inovações específicas da linhagem quanto de genes ancestrais cooptados.
Artigo original sob licença CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta é uma explicação gerada por IA de um preprint que não foi revisado por pares. Não é aconselhamento médico. Não tome decisões de saúde com base neste conteúdo. Ler aviso legal completo
O fundo do oceano é o lar de alguns dos ecossistemas mais vibrantes e complexos da Terra: os recifes de coral. Estas cidades subaquáticas são construídas por corais pétreos, pequenos animais que constroem esqueletos duros e massivos de carbonato de cálcio. Este processo, conhecido como calcificação, cria a base física que sustenta uma enorme variedade de vida marinha. No entanto, a natureza frequentemente apresenta enigmas onde dois grupos de animais parecem quase idênticos, mas comportam-se de forma muito diferente. Um desses mistérios envolve os coralimorfários, frequentemente chamados de "corais nus" ou anêmonas de cogumelo. Eles partilham a mesma forma corporal básica e muitas características biológicas com os corais pétreos, mas carecem de qualquer esqueleto duro. Durante décadas, os cientistas debateram se estes corais nus seriam, na verdade, corais pétreos que perderam as suas conchas duras ao longo do tempo, talvez como uma estratégia de sobrevivência quando o oceano se tornou demasiado ácido, ou se seriam um ramo separado da árvore genealógica que nunca teve esqueletos. Resolver esta questão é crucial porque altera a forma como compreendemos a história da construção de recifes e como estes animais podem responder a um clima em mudança hoje.
Para resolver este debate, uma equipa de investigadores recorreu ao projeto mais fundamental da vida: o genoma. Eles focaram-se num tipo específico de coral nu chamado Ricordea yuma, encontrado nas águas de Taiwan. Ao sequenciar o seu código genético completo com um nível de detalhe muito elevado, os cientistas foram capazes de observar a arquitetura de grande escala dos seus cromossomas. Neste estudo, trataram os cromossomas não apenas como recipientes para genes, mas como documentos históricos. Ao longo de milhões de anos, os cromossomas podem fundir-se ou separar-se de formas que são únicas para linhagens específicas. Os investigadores compararam a estrutura cromossómica da Ricordea yuma com a de vários corais pétreos, anémonas e corais negros. Eles descobriram que todos os corais pétreos, independentemente de serem classificados como tipos "robustos" ou "complexos", partilham três fusões cromossómicas específicas que estão completamente ausentes nos corais nus. Esta descoberta fornece evidência forte e independente de que os corais pétreos formam um grupo familiar único e unificado. Significa que os corais nus não são corais pétreos perdidos; pelo contrário, são os parentes vivos mais próximos de todo o grupo de corais construtores de esqueletos, tendo divergido deles antes que o primeiro esqueleto duro tivesse evoluído.
Com a árvore genealógica clarificada, os investigadores perguntaram-se então como é que a capacidade de construir um esqueleto realmente surgiu. Eles sabiam que os corais pétreos utilizam um tipo especializado de célula cutânea, chamada calicoblasto, para secretar os minerais que formam o esqueleto. Eles questionaram se os corais nus possuíam uma versão oculta e dormente deste tipo de célula, à espera de ser reativada, ou se este tipo de célula era uma invenção totalmente nova, exclusiva dos corais pétreos. Para descobrir, a equipa criou mapas detalhados de atividade genética em células individuais tanto do coral nu como de um coral construtor de esqueletos, o Galaxea fascicularis. Eles descobriram que, embora os dois animais partilhem muitos dos mesmos tipos celulares básicos, o coral nu carece completamente da assinatura genética específica do calicoblasto. O coral construtor de esqueletos evoluiu um estado celular distinto que não existia no seu parente nu. Isto sugere que a capacidade de construir um recife não foi o caso de ligar um interruptor antigo novamente, mas sim a evolução de um tipo de célula inteiramente novo.
O estudo também analisou as ferramentas moleculares que estas células utilizam para construir o esqueleto. Os investigadores descobriram que o conjunto de ferramentas para fazer um esqueleto é uma mistura de partes antigas e novas. Alguns dos genes utilizados pelos corais pétreos são antigos, partilhados com corais nus e outras anémonas, e eram provavelmente usados para funções cutâneas gerais ou reparação de tecidos. No entanto, o estudo identificou um conjunto significativo de genes que são únicos dos corais pétreos. Estes novos genes, que incluem proteínas que ajudam a transportar minerais e a formar a matriz estrutural do esqueleto, parecem ter evoluído especificamente para apoiar a construção da concha dura. Ao estudar como estes genes se comportam quando um pólipo de coral é ferido e precisa de cicatrizar, a equipa observou que muitos destes genes construtores de esqueletos estão ativos durante a manutenção e reparação normal dos tecidos, muito antes de um esqueleto ser formado. Isto indica que a evolução do processo de construção de recifes envolveu o recrutamento de genes existentes para novos propósitos e a adição de um conjunto de novos genes especializados para criar um tipo de célula dedicado.
Finalmente, os investigadores colocaram estes eventos evolutivos numa linha temporal. Ao comparar as diferenças genéticas entre os grupos e calibrá-las com o registo fóssil, estimaram que a separação entre os corais nus e os corais pétreos ocorreu há aproximadamente 388 milhões de anos. A evolução do próprio esqueleto, e a emergência do grupo crown dos corais pétreos, aconteceu mais tarde, por volta de 300 milhões de anos atrás. Este período coincide com uma época da história da Terra em que a química do oceano mudou para favorecer a formação de aragonite, o tipo específico de cristal que compõe os esqueletos de coral. A evidência sugere que o esqueleto não apareceu subitamente em resposta a uma crise, mas surgiu gradualmente à medida que as condições oceânicas se tornaram mais favoráveis para este tipo de mineralização. O estudo conclui que a ascensão dos recifes de coral foi uma grande transição evolutiva impulsionada pelo desenvolvimento coordenado de um novo tipo de célula e de um conjunto de ferramentas genéticas especializadas, transformando um animal de corpo mole no arquiteto dos ecossistemas marinhos mais biodiversos do mundo.
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