Nas últimas décadas, o sequenciamento de DNA roubou a cena no estudo da evolução dos seres vivos, desvendando com precisão o parentesco entre espécies. Mas reconstruir a história da vida exige mais do que conhecer esses vínculos, entendendo como os organismos mudaram ao longo do tempo. Para pesquisadores da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP, boa parte dessa resposta está na anatomia dos organismos.
Ao comparar centenas de características morfológicas de abelhas atuais e fósseis, dois trabalhos conduzidos no Laboratório de Biologia Comparada e Abelhas (FFCLRP), coordenado pelo professor Eduardo Almeida, mostram como a fenômica — o estudo sistemático do conjunto de características observáveis de um organismo — pode complementar a genômica e trazer novas informações sobre a evolução.
“O DNA nos mostra quem é parente de quem. A anatomia mostra o que aconteceu nessa história”, resume o professor.
Segundo ele, é a anatomia que “revela como as estruturas mudaram ao longo da evolução e como essas mudanças deram origem à diversidade que observamos hoje”.
Recém-publicados, os dois trabalhos analisaram as relações filogenéticas (história evolutiva e relações de parentesco) entre as cerca de 650 espécies de abelhas-sem-ferrão — grupo conhecido cientificamente como Meliponini, distribuído principalmente nas regiões tropicais — e as cerca de 21 mil espécies de abelhas conhecidas no planeta. Embora tenham objetos de estudo diferentes, ambos partiram da mesma pergunta: como reconstruir a história evolutiva das abelhas? Para respondê-la, reuniram informações da anatomia externa e interna das espécies e as analisaram em um contexto filogenético, considerando as relações de parentesco entre elas.
Almeida explica que a principal diferença entre os estudos está na escala. Enquanto o das abelhas-sem-ferrão comparou linhagens evolutivamente mais próximas, permitindo identificar detalhes anatômicos mais refinados, o estudo com todas as abelhas buscou a diversidade do grupo para compreender seus grandes padrões evolutivos. Um revelou detalhes; o outro, uma visão panorâmica da evolução das abelhas.
Entre os resultados, a abordagem fenômica permitiu construir uma matriz de 375 caracteres codificados de todos os gêneros e subgêneros da tribo Meliponini, além da caracterização das tribos extintas Melikertini (fortemente sustentada como grupo-irmão das abelhas-sem-ferrão) e Proplebeia dominicana. O estudo comparativo das abelhas como um todo incluiu 394 caracteres, dos quais 11% são totalmente novos e 68% reinterpretados, abrangendo tanto a anatomia externa (73%) quanto a interna (27%).
A base de dados construída pela equipe poderá ser utilizada em futuras pesquisas sobre evolução, classificação, comportamento social, adaptação, biogeografia e conservação.
Projetos construídos ao longo de décadas
Há mais de 15 anos a equipe coordenada pelo professor Almeida trabalha na construção de uma ampla base de dados morfológicos sobre abelhas, reunindo material biológico e planejando uma análise em larga escala. O projeto ganhou força com o trabalho de dois estudantes de pós-graduação da FFCLRP-USP, orientados por Almeida: Anderson Lepeco desenvolveu a pesquisa com as abelhas-sem-ferrão em seu mestrado; Diego Sasso Porto estudou as abelhas em escala mais abrangente durante o mestrado e o doutorado.
Segundo o professor, foram anos de observação, comparação e revisão minuciosa de estruturas anatômicas. Parte fundamental desse trabalho está na Coleção Entomológica Professor J. M. F. Camargo da FFCLRP, considerada um dos acervos mais importantes do mundo para o estudo das abelhas-sem-ferrão. Iniciada na década de 1960 pelo pesquisador João Maria Franco de Camargo, ela reúne hoje centenas de milhares de exemplares coletados ao longo de décadas de pesquisa.
Além do material da coleção da USP, os pesquisadores analisaram exemplares provenientes de museus e universidades do Brasil e do exterior, incluindo instituições dos Estados Unidos, Alemanha, Canadá e outros países. Expedições científicas a mais de dez países e intercâmbios permitiram reunir espécies de diferentes regiões do planeta, ampliando a representatividade da diversidade das abelhas.
Com cerca de 21 mil espécies descritas, as abelhas formam um grupo muito diverso de insetos. Como seria impossível analisar todas individualmente, os pesquisadores selecionaram espécies representativas dos principais ramos da árvore evolutiva do grupo. Para as abelhas-sem-ferrão, analisaram dezenas de espécies de todos os gêneros conhecidos, incluindo fósseis importantes. No estudo mais amplo, incluíram representantes de todas as famílias atuais de abelhas e de grupos relacionados, permitindo comparar as principais linhagens evolutivas.
Abelha extinta é identificada como a mais próxima das abelhas-sem-ferrão
Um dos principais desafios da biologia evolutiva é compreender como as espécies atuais surgiram a partir de linhagens que viveram milhões de anos atrás. No caso das abelhas-sem-ferrão, essa história ainda apresentava importantes lacunas.
Ao analisar centenas de características anatômicas, o estudo coordenado pela equipe da USP trouxe novas evidências sobre a posição evolutiva de grupos fósseis e ajudou a esclarecer uma controvérsia que acompanhava o grupo há anos. O resultado mais marcante foi a identificação da tribo extinta Melikertini como a linhagem mais próxima das atuais abelhas-sem-ferrão (Meliponini).
Conhecidas apenas por fósseis encontrados no Hemisfério Norte, essas abelhas preservam características anatômicas ausentes nas espécies atuais. Segundo o professor Almeida, “os fósseis registram combinações de características que desapareceram ao longo da evolução. Sem essas informações, parte da história do grupo simplesmente não poderia ser reconstruída”.
O estudo também analisou a espécie fóssil Proplebeia dominicana, da República Dominicana, preservada em âmbar. Sua posição permaneceu estável nas diferentes análises, reforçando seu papel na compreensão da evolução das abelhas-sem-ferrão.
Para o professor, esses resultados evidenciam uma das principais contribuições da morfologia para a biologia evolutiva, permitindo a incorporação de espécies extintas às árvores filogenéticas. Isso ocorre porque o DNA raramente permanece preservado por milhões de anos, enquanto as estruturas anatômicas registram características de organismos já desaparecidos.
Uma visão ampla da evolução das abelhas
Se o primeiro estudo aproximou o olhar para um grupo específico, o segundo ampliou a perspectiva para toda a diversidade das abelhas. O objetivo era compreender como diferentes linhagens evoluíram ao longo de milhões de anos e quais regiões do corpo passaram pelas maiores transformações.
Para isso, os pesquisadores acrescentaram à base de dados morfológicos das abelhas quase 400 características anatômicas de espécies representativas de todas as grandes linhagens conhecidas. Foram analisadas estruturas externas, como asas, pernas e peças bucais, além de componentes internos do esqueleto, formados por projeções internas do exoesqueleto dos insetos.
Com ferramentas computacionais recentes, estimaram as taxas de transformação das diferentes regiões do corpo, identificando quais estruturas evoluíram mais rapidamente e em que momentos ocorreram as principais mudanças.
Um dos resultados mais interessantes apareceu no aparelho bucal. O surgimento das chamadas abelhas de língua longa foi acompanhado por uma fase de intensa transformação das estruturas envolvidas na alimentação. Depois desse período de inovação, essas estruturas passaram por relativa estabilização, permanecendo mais conservadas nas linhagens seguintes.
O resultado mostra que a evolução não ocorre com a mesma velocidade em todas as partes do organismo. Algumas estruturas permanecem praticamente inalteradas durante milhões de anos, enquanto outras passam por períodos de rápida transformação associados ao surgimento de novas adaptações. Lembra Almeida que cada região do corpo tem uma história evolutiva própria e, “quando conseguimos analisar o organismo como um conjunto integrado, começamos a entender não apenas quais mudanças aconteceram, mas também como elas aconteceram”.
A morfologia continua essencial na era do DNA
O avanço da genômica transformou profundamente a biologia. Hoje é possível comparar milhares de genes entre espécies, reconstruindo relações evolutivas com um volume de informações inimaginável há poucas décadas. Mesmo assim, para o professor Almeida, a genética não substitui a anatomia. “São fontes de informação diferentes e complementares.”
Enquanto os dados moleculares ajudam a identificar relações de parentesco, a morfologia permite investigar as transformações que deram origem à diversidade observada. Segundo o professor, as peças bucais das abelhas, por exemplo, revelam como diferentes linhagens se especializaram para explorar recursos alimentares distintos. O mesmo ocorre com estruturas relacionadas ao voo, à coleta de pólen e à vida social, que registram adaptações associadas aos diferentes modos de vida do grupo.
Além disso, Almeida lembra que a morfologia continua sendo a principal forma de incorporar fósseis às análises evolutivas. Essa característica torna os estudos anatômicos indispensáveis para compreender períodos antigos da história da vida, quando não há possibilidade de recuperar informação genética.
Outro aspecto importante é que dados morfológicos e moleculares nem sempre contam a mesma história. Divergência entre dados morfológicos e moleculares “não é algo que devemos esconder”, ensina o professor, informando que “ela geralmente indica que existe alguma coisa interessante acontecendo e que precisamos entender melhor.”
O ‘fenoma’ das abelhas
A principal contribuição metodológica dos estudos está na construção de uma visão integrada do organismo. Segundo Almeida, durante muito tempo as pesquisas morfológicas concentraram-se em características isoladas, como a estrutura das asas ou das peças bucais. A proposta da equipe foi reunir centenas de características anatômicas e analisá-las de forma integrada.
O conjunto dessas informações representa o fenoma das abelhas — o equivalente, para as características observáveis, ao que o genoma representa para os genes. A fenômica permite investigar como esse conjunto de características varia, evolui e se relaciona com a história genética e ambiental dos organismos. “É uma mudança de perspectiva; não estamos olhando apenas para uma característica isolada, mas para o fenótipo como um todo.”
Uma nova forma de compreender a diversidade da vida
Embora tenham como foco as abelhas, os dois estudos desenvolvidos na USP de Ribeirão Preto apresentam implicações que vão além desse grupo de insetos. Eles mostram que compreender a evolução exige combinar diferentes fontes de informação.
Enquanto a genômica revela as relações de parentesco, a fenômica mostra como essas relações se traduzem em formas e estruturas. Os fósseis acrescentam a dimensão do tempo, permitindo reconstruir acontecimentos muito anteriores ao surgimento das espécies atuais. Juntas, essas abordagens oferecem uma visão mais completa da história da vida.
Assim, acrescenta o professor, esses estudos também reforçam a importância da pesquisa básica e da construção de conhecimento a longo prazo. Os resultados que sua equipe publica hoje são fruto de décadas de coleta de material, manutenção de coleções científicas, formação de pesquisadores e colaboração entre instituições. “Cada estudo é uma parte de uma história maior e a ciência avança porque diferentes gerações constroem sobre o conhecimento produzido anteriormente.”
Em uma época em que grandes bancos de dados genéticos e novas tecnologias transformam a biologia, as pesquisas do laboratório do professor Almeida mostram que a observação cuidadosa dos organismos continua sendo uma ferramenta essencial para compreender a evolução. Com o exemplo de evolução e diversidade das abelhas, finaliza o professor, revela-se que a história da vida não está registrada apenas nos genes, mas também está escrita na anatomia — e “aprender a ler essa linguagem continua sendo fundamental para desvendar a biodiversidade do planeta”.
Os artigos estão publicados na Bulletin of the American Museum of Natural History: estudo com as abelhas-sem-ferrão e com todas as abelhas.
Matéria: | Jornal da USP.
