The structure of the Cardiophorinae-Dendrometrinae clade (Coleoptera: Elateridae) is the weakest point of the current click-beetle phylogenetics and classification

No mundo natural, a história da vida está escrita nos genes de cada criatura viva, mas ler essa história é frequentemente como tentar reconstruir um vaso estilhaçado quando algumas das peças estão faltando e outras parecem suspeitosamente semelhantes. Para cientistas que estudam como as espécies estão relacionadas, um grupo de insetos conhecido como bichos-de-estalo tem apresentado, há muito tempo, um enigma particularmente persistente. Esses besouros, famosos por sua capacidade de estalar o corpo e saltar no ar para escapar de predadores, pertencem a uma família chamada Elateridae. Dentro desta família, pesquisadores têm passado décadas tentando organizar as relações entre vários grupos principais, ou subfamílias, que parecem ter evoluído de forma muito rápida e muito próxima no tempo. Quando a evolução acontece tão rapidamente, os sinais genéticos que normalmente dizem aos cientistas quem é parente de quem tornam-se borrados e contraditórios. Diferentes estudos usando diferentes métodos produziram árvores genealógicas conflitantes, deixando a classificação desses besouros em um estado de confusão. Sem um mapa claro de sua história evolutiva, é difícil entender como esses insetos se diversificaram ou nomeá-los de uma forma que reflita suas verdadeiras conexões biológicas.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Palacký, na República Tcheca, abordou agora este problema específico analisando o código genético desses besouros com uma profundidade sem precedentes. Em vez de depender de pequenos fragmentos de DNA ou características físicas isoladas, eles analisaram milhares de marcadores genéticos de genomas inteiros de treze espécies que representam os grupos mais controversos. O objetivo deles era cortar o ruído de dados conflitantes para encontrar as partes da história evolutiva que são, de fato, claras. O que encontraram foi uma mistura de certeza e incerteza. Por um lado, confirmaram que cinco grupos distintos de besouros são, de fato, linhagens reais e separadas que existem há milhões de anos. Por outro lado, descobriram que a ordem exata em que esses cinco grupos se separaram uns dos outros é tão profundamente embaralhada pela rápida evolução antiga que nenhum dado genético pode, atualmente, resolvê-la. Os pesquisadores concluíram que a forma atual como esses besouros são classificados é fundamentalmente falha porque tenta forçar uma árvore ramificada clara sobre uma parte da história que simplesmente não possui uma.

O estudo focou em um agrupamento específico de subfamílias de bichos-de-estalo: Dendrometrinae, Hypnoidinae, Cardiophorinae e Negastriinae. Durante anos, cientistas argumentaram sobre se esses grupos fazem todos parte de uma grande família ou se deveriam ser divididos. Estudos anteriores usando técnicas genéticas mais antigas ou características físicas produziram uma dúzia de árvores genealógicas possíveis, nenhuma das quais concordava entre si. Alguns sugeriam que um grupo era o irmão de outro, enquanto outros os colocavam em pontos completamente diferentes. Essa falta de acordo significava que os nomes científicos usados para esses besouros eram instáveis, mudando toda vez que um novo estudo era publicado. Os pesquisadores decidiram testar essas ideias concorrentes usando um conjunto massivo de informações genéticas, analisando mais de quatro mil genes distintos de cada besouro. Eles usaram duas abordagens estatísticas diferentes para construir as árvores: uma que observa o sinal genético combinado como um todo, e outra que leva em conta o fato de que genes individuais podem ter suas próprias histórias únicas devido a eventos biológicos aleatórios.

Os resultados revelaram um padrão claro do que é conhecido e do que permanece desconhecido. Os pesquisadores confirmaram que cinco grupos específicos são linhagens sólidas e distintas. Estes incluem os Cardiophorinae e Negastriinae, que há muito são reconhecidos como famílias separadas, e outras três linhagens que haviam sido agrupadas sob o nome Dendrometrinae. O estudo mostrou que o grupo anteriormente conhecido como Dendrometrinae é, na verdade, uma mistura de linhagens não relacionadas. Especificamente, os pesquisadores descobriram que as tribos conhecidas como Dimini, Plastocerini e Oxynopterini não são estreitamente relacionadas ao grupo central Dendrometrinae como se pensava anteriormente. Em vez disso, elas formam seu próprio ramo distinto. Da mesma forma, a tribo Prosternini destaca-se dos demais. A única relação que apareceu consistentemente em todas as suas análises foi uma parceria forte entre Cardiophorinae e Negastriinae, que sempre apareceram como um par único e unido.

No entanto, quando os pesquisadores tentaram descobrir como esses cinco grupos sólidos se encaixam uns em relação aos outros, os dados tornaram-se um borrão. Os sinais genéticos para os pontos de ramificação entre esses grupos eram tão fracos e contraditórios que os modelos computacionais não conseguiam decidir por uma única resposta. Em algumas análises, um grupo aparecia como o parente mais próximo dos outros; em outras, um grupo diferente ocupava esse lugar. Os pesquisadores determinaram que essa confusão não é uma falha de sua tecnologia ou de seus métodos, mas uma característica genuína da história dos besouros. Parece que esses grupos evoluíram em um surto muito rápido, deixando pouco tempo para que mudanças genéticas únicas se acumulassem entre cada divisão. Este fenômeno, conhecido como ordenação incompleta de linhagens, significa que a história genética desses besouros não é uma árvore ramificada limpa, mas sim uma teia emaranhada onde as linhas de ancestralidade se cruzam umas sobre as outras. Como o sinal é tão ruidoso, tentar forçar uma árvore genealógica única e definitiva sobre esta parte da história evolutiva seria enganoso.

Diante desta realidade biológica, os autores propõem um novo sistema de classificação que prioriza a estabilidade e a precisão em vez de tentar adivinhar a ordem exata das divisões antigas. Eles recomendam abandonar a antiga e ampla definição de Dendrometrinae, que descrevem como um agrupamento não sustentado e provavelmente não natural. Em vez disso, sugerem elevar as linhagens distintas ao nível de subfamília. Isso significa reconhecer Oxynopterinae como uma subfamília separada que inclui as tribos Dimini, Plastocerini e Oxynopterini. Eles também propõem elevar Prosterninae ao nível de subfamília completa. O grupo Hypnoidinae mantém seu status de subfamília, já que sua posição foi debatida como sendo ou irmã de Dendrometrinae ou da dupla Cardiophorinae e Negastriinae. O núcleo de Dendrometrinae é redefinido para incluir apenas as tribos Selatosomini, Dendrometrini e Pleonomini. Este novo sistema reconhece que, embora não possamos dizer exatamente como esses cinco grupos se relacionam entre si, podemos ter certeza de que eles são cinco ramos principais e distintos da árvore genealógica da família dos bichos-de-estalo.

Os pesquisadores enfatizam que esta mudança não se trata de dividir os besouros em muitos grupos pequenos, mas de criar uma classificação que reflita o que os dados realmente sustentam. Todo o agrupamento contém cerca de quatro mil espécies descritas, e as novas subfamílias variam desde a pequena Hypnoidinae, com cerca de cem espécies, até a grande Dendrometrinae, com mais de mil e seiscentas. Ao dar a cada uma dessas linhagens robustas seu próprio nível de subfamília, a classificação torna-se estável e resistente a mudanças futuras, mesmo conforme novos dados chegam. O estudo também observa que, para um pequeno grupo, os Crepidomenini, os pesquisadores não puderam tomar uma decisão final porque careciam dos dados genéticos necessários. Estes são deixados atualmente em uma categoria temporária até que mais informações estejam disponíveis. Por fim, o artigo conclui que a estrutura desta parte da árvore genealógica dos bichos-de-estalo é o ponto mais fraco do entendimento atual, não por falta de esforço, mas porque a própria história evolutiva foi rápida e caótica demais para deixar um rastro genético claro. A solução proposta é aceitar essa incerteza e construir uma classificação que nomeie apenas as partes da árvore que são indubitavelmente reais.