Por que existem tantas espécies de besouros? | Ciência

Os olhos de Caroline Chaboo brilham quando ela fala sobre besouros tartaruga. Como as gemas, elas existem em uma infinidade de cores brilhantes: azul brilhante, vermelho, laranja, verde folha e transparente salpicado de ouro. Eles são membros de um grupo de 40.000 espécies de besouros das folhas, os Chrysomelidae, um dos ramos mais ricos em espécies da vasta ordem de besouros, Coleoptera. “Você tem gorgulhos, chifres longos e besouros das folhas”, diz ela. “Esse é realmente o trio que domina a diversidade de besouros.”

Um entomologista da Universidade de Nebraska-Lincoln, Chaboo há muito tempo se pergunta por que o reino da vida é tão inclinado para os besouros: as criaturas de corpo resistente representam cerca de um quarto de todas as espécies animais. Muitos biólogos se perguntam a mesma coisa há muito tempo. “Darwin era um colecionador de besouros”, observa Chaboo.

Dos cerca de 1 milhão de espécies de insetos nomeadas na Terra, cerca de 400 mil são besouros. E esses são apenas os besouros descritos até agora. Os cientistas normalmente descrevem milhares de novas espécies a cada ano. Então, por que tantas espécies de besouros? “Não sabemos a resposta precisa”, diz Chaboo. Mas pistas estão surgindo.

Uma hipótese é que existem muitos deles porque já existem há muito tempo. “Os besouros têm 350 milhões de anos”, diz biólogo evolucionista e entomologista Duane McKenna da Universidade de Memphis. É um grande período de tempo durante o qual as espécies existentes podem especiar-se ou dividir-se em linhagens genéticas novas e distintas. A título de comparação, os humanos modernos existem há apenas cerca de 300.000 anos.

No entanto, só porque um grupo de animais é antigo não significa necessariamente que terá mais espécies. Alguns grupos muito antigos têm muito poucas espécies. Os peixes celacantos, por exemplo, nadam no oceano há aproximadamente 360 ​​milhões de anos, atingindo um máximo de cerca de 90 espécies e depois declinando para as duas espécies que vivem hoje. Da mesma forma, o réptil semelhante a um lagarto, o tuatara, é o único membro vivo de uma antiga ordem de répteis que já foi globalmente diversa e que se originou há cerca de 250 milhões de anos.

Outra possível explicação para o facto de os besouros serem tão ricos em espécies é que, além de serem velhos, têm um poder de permanência incomum. “Eles sobreviveram a pelo menos duas extinções em massa”, diz Cristian Beza-Beza, pós-doutorado da Universidade de Minnesota. Na verdade, um estudo de 2015 que utilizou besouros fósseis para explorar extinções já no período Permiano, há 284 milhões de anos, concluiu que falta de extinção pode ser pelo menos tão importante quanto a diversificação para explicar a abundância de espécies de besouros. Em épocas passadas, pelo menos, os besouros demonstraram uma capacidade impressionante de mudar a sua área de distribuição em resposta às alterações climáticas, e isto pode explicar a sua resiliência à extinção, supõem os autores.

Para complicar o mistério da diversidade dos besouros está o fato de que alguns ramos da árvore genealógica dos besouros têm muito mais espécies do que outros. Por exemplo, os besouros rola-bosta, que passam a vida rolando bolas de excremento habilmente elaboradas, são apenas modestamente diversos. “Essa família tem cerca de 8 mil espécies, então não é um grupo enorme”, diz ecologista comunitário Jorge Ari Noriega na Universidade El Bosque em Bogotá, Colômbia.

Em contraste, Chrysomeloidea – uma superfamília que contém besouros de chifre longo e de folhas – inclui 63.000 espécies, enquanto Buprestidae, um grupo de besouros metálicos que perfuram madeira e folhas, também conhecidos como besouros de joias por suas cores iridescentes e chamativas, inclui cerca de 15.000 espécies.

Esta grande variação na riqueza de espécies entre as linhagens de besouros significa que “nenhuma explicação se aplica muito bem a qualquer grupo”, diz McKenna. Ainda assim, entre os besouros herbívoros – que representam cerca de um quarto de todas as espécies de besouros – está a surgir um padrão claro. Com base em análises genéticas de diferentes linhagens de besouros, McKenna e seus colegas encontraram evidências de que um fator importante que estimula a diversidade de besouros foi a diversificação de plantas com flores durante o período Cretáceo.

Durante o período Cretáceo, que começou há cerca de 145 milhões de anos, uma explosão de novas espécies de plantas com flores espalhou-se pela superfície da Terra, colonizando muitos habitats diferentes. Hoje, as plantas representam cerca de 80% da massa da vida na Terra. Aproveitar ao máximo as plantas como alimento é uma estratégia ecológica que tem ajudado a alimentar a radiação não apenas de besouros, mas também de herbívoros espécies, incluindo formigas, abelhas, pássaros e mamíferos.

No caso dos besouros herbívoros, as suas linhagens mais ricas em espécies carregam uma variedade fascinante de genes que permitem a digestão das plantas, descobriu McKenna. Muitos destes genes codificam enzimas que ajudam a quebrar as paredes celulares das plantas, permitindo o acesso aos açúcares armazenados em compostos de difícil digestão, como a celulose, a hemicelulose e a pectina. “As linhagens que possuem esses genes foram as que tiveram um sucesso incrível”, diz McKenna.

Esses genes foram adaptações engenhosas que transformaram partes indigeríveis de plantas em alimento. Eles permitiram que os besouros herbívoros comessem mais e diferentes tipos de plantas, o que por sua vez permitiu que os insetos se mudassem para novos habitats e ocupassem novos nichos ecológicos. À medida que os besouros herbívoros se espalharam geograficamente e adotaram diferentes dietas e estilos de vida, as diferenças genéticas entre eles aumentaram, resultando em novas espécies.

Por razões pouco claras, algumas espécies de besouros herbívoros perderam os seus genes que auxiliam a digestão à medida que evoluíram, incluindo um gene que codifica a pectinase, uma enzima que permite a degradação da pectina. Ecologista evolucionista Hassan Salem do Instituto Max Planck de Biologia em Tübingen, Alemanha, explica que, para compensar, alguns besouros desenvolveram uma estratégia diferente para comer plantas: estabeleceram relações com parceiros bacterianos – chamados simbiontes – que também ajudam na digestão das plantas.

Para alguns besouros, estes micróbios simbióticos especiais tornaram-se uma ferramenta alternativa para manter as plantas no menu, expandindo o número de habitats onde novas espécies poderiam evoluir e prosperar. Por exemplo, na grande maioria das espécies de besouros das folhas de tartaruga, o grupo que Salem estuda, não é uma enzima geneticamente codificada que decompõe a pectina, mas um simbionte bacteriano. Os besouros pegam as bactérias de suas mães: cada vez que uma fêmea deposita um ovo, ela também deixa para trás uma cápsula contendo os micróbios. O embrião do besouro-tartaruga se desenvolve dentro do ovo e depois se enterra na cápsula para digerir o simbionte cerca de um dia antes de ele emergir.

“É a primeira coisa que encontra na vida… por isso é uma associação muito íntima”, diz Salem. Quando Salem e sua equipe removeram experimentalmente as cápsulas de micróbios das larvas em desenvolvimento, os besouros adultos livres de germes que emergem têm uma alta taxa de mortalidade porque não conseguem acessar a pectina na célula vegetal.

Além de tornar as plantas mais fáceis de digerir, alguns micróbios associados às plantas podem ter aberto o caminho para a diversificação dos besouros porque fornecem aos besouros proteção contra predadores. No besouro da folha da tartaruga Chelymorpha alternans, por exemplo, um fungo chamado Fusarium—frequentemente encontrado em culturas como banana e batata doce – cresce na superfície das pupas do besouro durante a metamorfose. “Demonstramos que se você remover o fungo, as formigas os encontrarão facilmente e se alimentarão deles”, diz Aileen Berasateguibiólogo evolucionista do Instituto para a Vida e Meio Ambiente de Amsterdã, na Holanda. Fusariumem outras palavras, pode estar protegendo os besouros de predadores nocivos, expandindo ainda mais o território dos besouros e permitindo a diversificação.

Berasategui acrescenta que muitos besouros de casca de árvore, como os besouros de ambrosia, também se beneficiam de Fusarium fungos, mas de uma maneira diferente. Os besouros transportam os fungos de árvore em árvore em bolsas especializadas chamadas mycangia. Assim que a infecção fúngica da árvore está em andamento, os besouros se deliciam com um banquete de fungos.

A adaptação para conduzir este tipo de agricultura – semear esporos que se transformarão em alimentos – também ajudou as espécies de besouros a explorar novos habitats. “Do próprio ninho eles pegam um pedacinho e depois… voam para uma nova árvore onde fazem o próprio ninho, semeiam o novo fungo, geram esse novo jardim”, diz Berasategui. Chamada de fungicultura, a abordagem evoluiu de forma independente sete vezes em besouros de ambrosia. Acredita-se que a evolução de novas espécies de besouros tenha sido moldada por relações mutuamente benéficas com esses fungos – parte do uma história de 50 milhões de anos em que insetos como formigas, cupins e besouros ambrosia evoluíram independentemente para cultivar fungos, de acordo com um artigo de 2005 publicado no Revisão Anual de Ecologia, Evolução e Sistemática.

Os besouros herbívoros desenvolveram outras inovações que podem ter permitido que se especiassem mais do que outros grupos de besouros. Nos besouros das folhas que Chaboo estuda, por exemplo, o aparecimento no registo fóssil de escudos fecais defensivos – estruturas construídas a partir das excreções do próprio besouro e da pele descamada – “coincide com radiações massivas de espécies”, diz ela. A maioria dos besouros usuários do escudo são espécies solitárias, mas alguns vivem em grupos, organizando-se em formações que os protegem de predadores. A proteção do escudo fecal pode ter ajudado os besouros a se deslocarem para habitats mais abertos, diz Chaboo.

Quer comam plantas ou comam outros alimentos, como carniça, os besouros de todos os grupos desenvolveram uma impressionante variedade de ferramentas para resolver muitos problemas diferentes. Nesse sentido, os besouros são um microcosmo da árvore da vida, diz McKenna.

Contudo, por mais resilientes que sejam os besouros, não podemos considerar a sua sobrevivência garantida. As populações de insetos estão em declínio em muitos lugares – “e, sim, os besouros fazem parte disso”, diz Beza-Beza. Como sobreviverão aos impactos dos seres humanos é “uma das questões centrais neste momento”, acrescenta, embora aposte que existirão besouros na Terra “por mais tempo do que existirão humanos”.

Explorando quebra-cabeças científicos nas ilhas da floresta nublada da América Central onde trabalha, Beza-Beza tem uma afinidade especial por Ogyges político, uma espécie de besouro que vive e se alimenta de troncos apodrecidos. “Isso só ocorre nas montanhas próximas à minha cidade natal”, diz ele. “Então isso me lembra de onde venho… e que existem essas joias por toda parte.”

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