O maior estudo de genomas de aves revela a árvore genealógica das aves

O maior estudo alguma vez realizado sobre genomas de aves traçou uma imagem extraordinariamente nítida da árvore genealógica das aves. Publicado hoje na revista Nature, o nosso estudo indica que a maioria dos grupos de aves modernas surgiu nos 5 milhões de anos que se seguiram à extinção dos dinossauros.

As aves ocupam um lugar importante nas nossas vidas e representam um sinal da natureza, mesmo em meio urbano. São muito apreciadas pelo público e têm sido amplamente investigadas por cientistas. Ainda assim, integrá-las a todas numa única árvore genealógica revelou-se uma tarefa frustrantemente complexa.

Ao analisarmos os genomas de mais de 360 espécies de aves, identificámos as relações fundamentais entre os principais grupos de aves actualmente existentes.

A nova árvore genealógica contraria algumas ideias anteriores sobre as relações entre aves e, simultaneamente, revela novos agrupamentos.

Desvendar relações complexas

Estudos anteriores demonstraram que a árvore genealógica das aves se divide em três grandes ramos. O primeiro inclui os tinamiformes e as ratites, entre as quais se encontram aves incapazes de voar, como a ema, o quivi e a avestruz.

O segundo ramo reúne galináceos e aves aquáticas, como galinhas, patos e outras espécies semelhantes. Todas as restantes aves pertencem ao terceiro ramo, denominado Neoaves, que engloba 95% das espécies de aves.

O ramo Neoaves abrange dez grupos de aves. A maioria integra aquilo a que os biólogos chamaram os "Sete Magníficos": aves terrestres, aves aquáticas, aves tropicais, cucos, noitibós, pombos e flamingos. Os três grupos restantes são conhecidos como os "órfãos" e incluem aves limícolas, grous e o hoatzin, uma espécie sul-americana.

As relações entre estes dez grupos, sobretudo entre os órfãos, têm sido extremamente difíceis de esclarecer. O nosso estudo genómico mostra que uma resposta está agora ao nosso alcance.

Conheça as "Elementaves"

O estudo dos genomas revelou um novo agrupamento de aves, a que chamámos "Elementaves". Inspirado nos quatro elementos antigos - terra, ar, água e fogo -, este grupo reúne aves muito bem adaptadas para prosperar em terra, no céu e na água.

Algumas destas aves têm nomes associados ao sol, em representação do elemento fogo. O grupo Elementaves inclui colibris, aves limícolas, grous, pinguins e pelicanos.

O nosso estudo confirma ainda uma relação próxima entre dois dos grupos de aves mais familiares da Austrália: os passeriformes, ou aves canoras e os seus parentes, e os papagaios. Estas aves populares dominam as votações australianas de Ave do Ano.

As aves canoras representam quase 50% de todas as espécies de aves e incluem espécies como pegas, tentilhões, melífagos e carriças-das-fadas. Tiveram origens modestas na Austrália há cerca de 50 milhões de anos, antes de se espalharem pelo planeta e se tornarem o grupo de aves mais bem-sucedido.

Quando surgiram realmente as aves?

Outro objectivo do nosso estudo consistiu em estabelecer uma escala temporal para a árvore genealógica das aves. Fizemo-lo através da modelação da evolução dos genomas com uma ferramenta conhecida como "relógio molecular". Com base em informação de quase 200 fósseis, conseguimos delimitar as idades de alguns ramos da árvore genealógica das aves.

O estudo demonstra que todas as aves vivas partilham um antepassado que viveu há pouco mais de 90 milhões de anos. Contudo, a maioria dos grupos de aves modernas apareceu cerca de 25 milhões de anos depois, numa janela reduzida de apenas alguns milhões de anos após o final do período Cretácico, há cerca de 66 milhões de anos.

Este período coincide com a extinção em massa dos dinossauros e de outros organismos, provocada pelo impacto de um asteróide na Terra. Assim, parece que as aves tiraram partido das oportunidades que surgiram após o desaparecimento destas outras formas de vida dominantes.

Um mistério por resolver na árvore genealógica das aves

O estudo genómico resulta de quase uma década de investigação realizada no âmbito do Projecto dos 10 000 Genomas de Aves. O objectivo final desta iniciativa é sequenciar os genomas de todas as 10 000 espécies de aves vivas.

A fase actual do projecto centrou-se na inclusão de espécies de todos os grandes grupos, ou famílias, de aves. A análise destes 363 genomas foi um esforço verdadeiramente internacional, liderado por investigadores da Universidade de Copenhaga, da Universidade da Califórnia em San Diego e da Universidade de Zhejiang, na China.

Mesmo com uma quantidade tão vasta de dados genómicos, um ramo da árvore genealógica das aves continua a ser um enigma. A nossa análise não conseguiu determinar com segurança as relações de um dos órfãos: o hoatzin. Presente na América do Sul, o hoatzin é uma ave muito distinta e o único sobrevivente da sua linhagem.

O nosso estudo mostra que algumas relações na árvore da vida só podem ser determinadas recorrendo a enormes quantidades de dados genómicos. Mas também evidencia o poder de estudar genomas e fósseis em conjunto para compreender a história evolutiva da vida na Terra.

Jacqueline Nguyen, responsável científica de Ornitologia, Museu Australiano, e bolseira ARC DECRA, Universidade Flinders; e Simon Ho, professor de Evolução Molecular, Escola de Ciências da Vida e do Ambiente, Universidade de Sydney

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.