"Fóssil vivo" forneceu mais detalhes sobre a transição evolutiva peixes-tetrápodes terrestres

Um estudo publicado na Nature (1), e realizado por um time internacional de pesquisadores, apresentou as primeiras observações relativas ao desenvolvimento do crânio e do cérebro na espécie Latimeria chalumnae, um peixe marinho celacanto muito próximo relacionado evolutivamente aos tetrápodes - vertebrados de quatro membros que incluem os anfíbios, répteis, aves e mamíferos, incluindo o ser humano. O estudo ajudou a esclarecer melhor como ocorreu a evolução do crânio e da associada notocorda durante a transição do ambiente aquático para o terrestre.

O neurocrânio (parte superior e anterior do crânio que envolve e protege o cérebro) dos peixes Sarcopterygii - peixes com nadadeiras lobadas cuja linhagem evolutiva divergiu para dar origem aos tetrápodes - foi originalmente dividido em uma poção anterior (etmosfenoide) e posterior (otoccipital) por uma articulação intracraniana, e passou por grandes mudanças na geometria geral antes de fusionar em uma única unidade nos peixes-pulmonares e nos primeiros tetrápodes. Apesar do padrão dessas mudanças ser bem documentado, os mecanismos de desenvolvimento que marcaram cada ponto dessa variação na forma do neurocrânio e seus associados tecidos moles durante a evolução dos peixes Sarcopterygii permanecem pobremente entendidas. Nesse sentido, os pesquisadores encontraram uma excelente forma de esclarecer essa questão, ao estudar um "fóssil vivo" no gênero Latimeria, pertencente à ordem Coelacanthiformes.

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Os celacantos eram pensados terem sido extintos há cerca de 70 milhões de anos, até a captura acidental de um espécime vivo por um pescador Sul-Africano, em 1938. Eventualmente, descobriu-se que existem duas espécies ainda vivas do gênero Latimetria, uma habitando mares do Oceano Índico Oeste e a outra os mares Indonésios. Esses raríssimos peixes ovovíparos - considerados fósseis vivos por terem mudado muito pouco ao longo das últimas dezenas de milhões de anos -, mesmo depois de 80 anos desde sua descoberta, permanecem atraindo grande interesse científico para o entendimento da origem dos tetrápodes e a evolução dos nossos mais próximos parentes evolutivos fossilizados, ou seja, os Sarcopterygii, já que são os parentes evolutivos conhecidos mais próximos da linhagem desse último grupo.

Uma das mais distintas características do Latimeria é o seu espaço craniano dividido por uma "dobradiça", traço anatômico só encontrado em diversos peixes com nadadeiras lobadas do período Devoniano (410-360 milhões de anos atrás) . Assim como nos Sarcopterygii, o crânio do Latimeria é completamente partido em uma porção anterior e uma porção posterior por uma cavidade articulada. Além disso, o cérebro desses peixes ocupa (volume) somente 1% da cavidade que o hospeda. Essa estranha dissociação entre espaço craniano (neurocrânio) e volume cerebral é totalmente única entre os vertebrados hoje vivos conhecidos. Como o crânio dos Latimeria cresce e o porquê do cérebro permanecer tão pequeno sempre foram um grande mistério para a comunidade científica. Aqui entramos finalmente no estudo.

Para tentarem esclarecer esse mistério, pesquisadores estudaram cinco espécimes em diferentes estágios de desenvolvimento craniano emprestados de coleções em museus de história natural. Na análise também fora incluído um raro feto preservado do L. chalumnae.

Usando um avançado conjunto de técnicas analíticas - tomografia de raio-X síncrotron micro-computada e imagem por ressonância magnética de alta-resolução - para visualizar a anatomia interna dos espécimes preservados (sem danificá-los), os pesquisadores criaram modelos 3D super detalhados do crânio, do cérebro e da notocorda (um tubo se estendendo abaixo do cérebro e da espinha dorsal nos primeiros estágios de vida), retratando mudanças morfológicas de um feto até a fase adulta. Foi também observado como essas estruturas são posicionadas uma em relação à outra em cada estágio de desenvolvimento, comparando esses padrões a outros crânios de vertebrados diversos. As análises foram executadas no European Synchrotron (ESRF) e no Brain and Spine Institute - Paris, França.

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Em contraste com a maioria dos outros vertebrados, onde a notocorda é substituída pela coluna vertebral no início do desenvolvimento embrionário - e é sempre reduzida e retraída da região na hipófise relativamente bem cedo no desenvolvimento -, a notocorda se expande bastante no Latimeria. Esse dramático aumento da notocorda parece ter um notável efeito nos componentes cranianos ao redor, e provavelmente determina a formação da articulação intracraniana. A grande notocorda previne que o crânio se ossifique como uma única unidade. Outro afetado pode ser o cérebro, o que pode explicar seu reduzido tamanho na fase adulta em relação ao volume craniano. Aliás, a notocorda dessa espécie de peixe fica 50 vezes maior do que o cérebro.

Esse desenvolvimento diferenciado da notocorda provavelmente foi o responsável pela grande diversidade neurocraniana entre os peixes Sarcopterygii, levando finalmente à evolução dos primeiros tetrápodes. As similaridades entre o endocrânio dos filhotes de Latimeria e aqueles da linha evolucionária dos Sarcopterygii sugerem que esse padrão de desenvolvimento é ancestral ao grupo, e onde o formato do cérebro parece ter associação com aquele do endocrânio em fósseis de Actinopterygii e linhagem dos Osteichthyes. Nesse sentido, a expansão ventral do cérebro e a maior razão de massa cérebro-corpo nos atuais peixes-pulmonados* e tetrápodes pode ter sido permitida pela progressiva redução e deslocamento da notocorda posterior à cápsula ótica durante a evolução de cada uma dessas linhagens.

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*Peixes ósseos da classe Dipnoi que conseguem respirar com pulmões primitivos diretamente do ar atmosférico, uma característica evolutiva muito importante compartilhada com o ancestral comum da linhagem evolutiva levando aos tetrápodes terrestres.
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(1) Publicação do estudo: Nature