Uma nova pesquisa publicada na Nature Ecology & Evolution ilumina os cronogramas e caminhos da evolução dos fungos, encontrando evidências de sua influência em antigos ecossistemas terrestres. O estudo, liderado por pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) e colaboradores, indica que a diversificação dos fungos ocorreu centenas de milhões de anos antes do surgimento das plantas terrestres.
Os cinco caminhos para um mundo complexo
O Professor Gergely J. Szöllősi, autor deste estudo e chefe da Unidade de Genômica Evolutiva Baseada em Modelos da OIST, explica as bases desta pesquisa. “A vida multicelular complexa — organismos compostos por muitas células cooperativas com funções especializadas — evoluiu de forma independente em cinco grupos principais: animais, plantas terrestres, fungos, algas vermelhas e algas pardas. Em um planeta anteriormente dominado por organismos unicelulares, uma mudança revolucionária ocorreu não uma, mas pelo menos cinco vezes distintas: a evolução da vida multicelular complexa. Entender quando esses grupos surgiram é fundamental para juntar a história da vida na Terra.”
O surgimento aqui não foi simplesmente uma questão de células se aglomerarem; foi o alvorecer de organismos, onde as células assumiram funções especializadas e foram organizadas em tecidos e órgãos distintos, muito parecido com os nossos próprios corpos. Esse salto evolucionário exigiu ferramentas novas e sofisticadas, incluindo mecanismos altamente desenvolvidos para que as células se aderirem umas às outras e sistemas intrincados para que se comunicassem dentro do organismo, e surgiu de forma independente em cada um dos cinco grupos principais.
As dificuldades de datar a divergência evolutiva
Para a maioria desses grupos, o registro fóssil atua como um calendário geológico, fornecendo pontos de referência ao longo do tempo. Por exemplo, as algas vermelhas surgem possivelmente há cerca de 1,6 bilhões de anos (em fósseis candidatos semelhantes a algas da Índia); os animais aparecem por volta de 600 milhões de anos atrás (fósseis ediacaranos como o panqueca acolchoada Dickinsonia); as plantas terrestres se estabelecem aproximadamente há 470 milhões de anos (fósseis de esporos pequenos); e as algas pardas (formas semelhantes a kelp) se diversificam dezenas a centenas de milhões de anos depois. Com base nessas evidências, uma imagem cronológica da complexidade da vida emerge.
Há, porém, uma exceção notável a essa linha do tempo baseada em fósseis: os fungos. O reino fúngico há muito tempo é um enigma para os paleontólogos. Seus corpos tipicamente macios e filamentosos significam que raramente fossilizam bem. Além disso, ao contrário de animais ou plantas, que parecem ter uma única origem de multicelularidade complexa, os fungos evoluíram essa característica várias vezes a partir de ancestrais unicelulares diversos, tornando difícil identificar um único evento de origem no escasso registro fóssil.
Lendo o relógio genético
Para superar as lacunas no registro fóssil fúngico, os cientistas utilizam um “relógio molecular”. O conceito é que mutações genéticas se acumulam no DNA de um organismo a uma taxa relativamente constante ao longo das gerações, como o tique-taque de um relógio. Ao comparar o número de diferenças genéticas entre duas espécies, os pesquisadores podem estimar há quanto tempo elas divergiram de um ancestral comum.
No entanto, um relógio molecular não é calibrado; ele pode revelar tempo relativo, mas não anos absolutos. Para calibrar o relógio, os cientistas precisam de “pontos âncora” do registro fóssil. Dada a escassez de fósseis de fungos, isso sempre foi um grande desafio. A equipe liderada pelo OIST abordou isso incorporando uma nova fonte de informação: raras “trocas” de genes entre diferentes linhagens fúngicas, um processo conhecido como transferência horizontal de genes (HGT).
O Prof. Szöllősi explica este conceito. “Enquanto os genes normalmente são passados ‘verticalmente’ de pai para filho, a HGT é como se um gene saltasse ‘horizontalmente’ de uma espécie para outra. Esses eventos fornecem pistas temporais poderosas,” ele diz. “Se um gene da linhagem A for encontrado em linhagem B, isso estabelece uma regra clara: os ancestrais da linhagem A devem ser mais antigos do que os descendentes da linhagem B.”
Identificando 17 dessas transferências, a equipe estabeleceu uma série de relações “mais velhas/mais jovens” que, juntamente com registros fósseis, ajudaram a restringir e firmar a linha do tempo fúngica.
Uma nova história para um reino antigo
A análise sugere um ancestral comum dos fungos vivos datando de aproximadamente 1,4 a 0,9 bilhões de anos atrás — bem antes das plantas terrestres. Esse cronograma apoia um longo prelúdio de interações fungo-alga que ajudaram a preparar o caminho para a vida em terra.
Dr. Lénárd L. Szánthó, co-primeiro autor deste estudo, enfatiza a importância dessas descobertas. “Os fungos regem os ecossistemas — reciclando nutrientes, fazendo parcerias com outros organismos e, às vezes, causando doenças. Definir sua linha do tempo mostra que os fungos estavam se diversificando muito antes das plantas, consistente com parcerias iniciais com algas que provavelmente ajudaram a pavimentar o caminho para os ecossistemas terrestres.”
Esse cronograma revisado muda fundamentalmente a narrativa da colonização da terra pela vida. Sugere que, por centenas de milhões de anos antes das primeiras plantas verdadeiras se estabelecê-las, os fungos já estavam presentes, provavelmente interagindo com algas em comunidades microbianas. Essa longa fase preparatória pode ter sido essencial para tornar os continentes da Terra habitáveis. Ao quebrar rochas e reciclar nutrientes, esses antigos fungos poderiam ter sido os primeiros engenheiros de ecossistemas, criando os primeiros solos primitivos e alterando fundamentalmente o ambiente terrestre. Nesta nova visão, as plantas não colonizaram uma terra deserta, mas sim um mundo que havia sido preparado para elas ao longo de milênios pela antiga e persistente atividade do reino fúngico.
Sobre os autores
Este trabalho foi desenvolvido na Unidade de Genômica Evolutiva Baseada em Modelos da OIST, co-liderado pelo Prof. Gergely J. Szöllősi e pelo Dr. Eduard Ocaña-Pallarès, com o Dr. Lénárd L. Szánthó e Zsolt Merényi como primeiros autores. Eles se uniram a colegas de toda a Europa, incluindo o grupo do Professor László G. Nagy, que inclui Zsolt Merényi, no Centro de Pesquisa Biológica HUN-REN em Szeged, Hungria — uma equipe conhecida por sua pesquisa em genômica evolutiva de fungos e a evolução da multicelularidade. Outros colaboradores deste estudo incluem o Prof. Philip Donoghue, que lidera o Grupo de Paleobiologia da Universidade de Bristol, Reino Unido, e a Prof. Toni Gabaldón, do Instituto de Pesquisa em Biomedicina (IRB) e do Centro de Supercomputação de Barcelona (BSC), Espanha, especialista em genômica comparativa.
