Cefalópodes podem ter os cromossomas sexuais mais antigos: genoma do polvo aponta origem há mais de 480 milhões de anos

Cefalópodes poderão ter os cromossomas sexuais mais antigos já identificados em animais, de acordo com uma nova descoberta no genoma do polvo.

Isto é particularmente relevante porque, até agora, os cientistas nem sequer tinham a certeza de que estas criaturas invulgares possuíam um mecanismo de determinação do sexo inscrito nos genes.

Por fim, uma equipa da University of Oregon parece ter esclarecido a questão.

O estudo, revisto por pares, apresenta a primeira evidência de determinação genética do sexo em cefalópodes e recua a origem do cromossoma sexual para há mais de 480 milhões de anos.

Até aqui, para saber se um polvo era macho ou fêmea, os biólogos dependiam sobretudo da observação: distinguiam os indivíduos que põem ovos daqueles que produzem esperma.

As pesquisas no genoma do polvo não tinham revelado sinais claros de um sistema de cromossomas sexuais. Por isso, alguns investigadores começaram a ponderar se os cefalópodes não se comportariam como certos peixes e répteis, em que o sexo pode ser influenciado por factores ambientais - como a temperatura a que os ovos são mantidos - em vez de resultar da herança de cromossomas distintos.

Uma pista no genoma do polvo (Octopus bimaculoides)

Ao analisarem os genes do polvo-da-Califórnia de duas manchas (Octopus bimaculoides) - o primeiro cefalópode com o genoma completo sequenciado - os investigadores acabaram por identificar um par de cromossomas singular.

A particularidade surgiu no cromossoma número 17 e só se tornou evidente quando compararam o genoma de um polvo macho (totalmente sequenciado) com o de uma fêmea. No caso da fêmea, parecia faltar uma das duas cópias.

"Este cromossoma em particular tinha metade da quantidade de dados de sequenciação, o que indicava que existia apenas uma cópia", afirma Gabrielle Coffing, doutoranda em biologia e primeira autora do novo estudo.

"Depois, à medida que explorámos melhor esse resultado, concluímos que devíamos ter tropeçado num cromossoma sexual."

Um sistema Z em vez de XY

Nos humanos, o sexo assenta num sistema XY: dois cromossomas X conduzem ao plano corporal feminino por defeito, enquanto a presença de um cromossoma Y tende, em geral, a desencadear o desenvolvimento de características masculinas.

Nos polvos, o padrão é o inverso. Em regra, os machos apresentam um par duplo-Z, e as fêmeas têm apenas um cromossoma Z.

Para perceber se este mecanismo se repetia noutros cefalópodes, a equipa comparou os genomas de três espécies de polvo, três espécies de lula e um náutilo.

A conclusão foi que o cromossoma Z dos cefalópodes é "um caso atípico genómico" com "uma única origem antiga".

Os genomas de duas espécies de lula e do polvo-comum do Leste Asiático (Octopus sinensis) exibiam assinaturas atípicas semelhantes. Contudo, como estes animais pertencem a linhagens diferentes, isso sugere que o cromossoma Z já existia antes da separação entre essas linhagens.

Um cromossoma sexual com origem muito antiga (520–398 milhões de anos)

Numa análise adicional, Coffing e colegas encontraram indícios do cromossoma Z no náutilo-de-concha (Nautilus pompilius). O N. pompilius terá divergido do polvo há 520–398 milhões de anos, e investigação mais recente situa essa separação em cerca de 482 milhões de anos.

Deste modo, os investigadores da University of Oregon defendem que o cromossoma Z "teve de ter surgido, pelo menos, há tanto tempo".

Se assim for, o polvo poderá ter o cromossoma sexual mais antigo alguma vez detectado num animal, ultrapassando até alguns insectos, cujos cromossomas sexuais se pensa remontarem a 450 milhões de anos.

Ainda assim, quando comparados com os dos polvos, estes cromossomas sexuais de artrópodes parecem estar pouco conservados entre espécies.

Para contextualizar, o cromossoma mais antigo geralmente aceite em vertebrados é o de um peixe esturjão, estimado em cerca de 180 milhões de anos. Nas fêmeas de esturjão, o conjunto de cromossomas sexuais é ZW, ao contrário do cromossoma Z 'hemizigótico' observado na fêmea do polvo.

O sistema ZW de determinação do sexo também se encontra em aves, crustáceos e alguns insectos.

É possível que o cromossoma W correspondente no polvo se tenha perdido com o tempo, num processo semelhante à trajectória pouco favorável do cromossoma Y nos humanos.

O que isto muda no debate sobre determinação do sexo

A compreensão sobre cromossomas sexuais tem evoluído muito nos últimos anos. Em tempos, assumia-se que seriam componentes intrínsecos da determinação do sexo nos animais. No entanto, a investigação biológica tende a estar enviesada para mamíferos.

Na prática, há peixes e répteis - incluindo crocodilos - que não têm cromossomas sexuais. Nesses casos, o sexo das crias é definido por outros factores externos, através de regulações epigenéticas.

É evidente que ainda falta aprender muito sobre como e por que razão os cromossomas sexuais evoluíram. Com raízes evolutivas tão profundas, os polvos podem tornar-se modelos particularmente interessantes para estudos futuros.

"Os cefalópodes já são criaturas tão interessantes, e ainda há tantas coisas que estamos a aprender sobre eles, sobretudo em neurociência", diz Coffing.

"Isto está apenas a mostrar mais uma coisa interessante sobre eles: têm cromossomas sexuais realmente antigos."

A investigação foi publicada na Current Biology.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em Março de 2024, antes de a investigação ter sido revista por pares.