A Evolução dos Gatos

Pistas genéticas no DNA de felinos selvagens do mundo todo permitiram construir com mais clareza a árvore genealógica da família dos felídeos e revelaram vários processos migratórios

Stephen J. O`Brien e Warren E. Johnson

Fotoilustração por James Porto; esquerda para direita: DLIL C Corbis (lince vermelho); Russell Glen ister image100/Corbis (gato doméstico); Terry Whittaker Frank Lane Picture Agency/Corbis (gatoferrugem); Zainal Zahari Zainudin (gato-dourado asiático); Getty Images (serval); Darryl Estrine Getty Images (tigre); Daniel J. Fox Corbis (puma); Dave King Getty Images (jaguatirica)

Elegantes e enigmáticos, os felinos desafiam não somente aqueles que dividem seu sofá com espécies menores, mas também cientistas que tentam descobrir as origens e a história evolutiva de seus primos maiores. Onde o ramo moderno da família dos felinos se desenvolveu? Quando e por que saíram de seu habitat e migraram pelos continentes? Quantas espécies existem atualmente? Quais delas estão mais intimamente relacionadas?

De modo geral, os especialistas concordam que há 37 espécies na família Felidae. No entanto, nas dezenas de esquemas de classificação existentes, alguns pesquisadores dividem as espécies de felinos em apenas dois gêneros, enquanto outros consideram até 23. Quem pode culpá-los? Todas as espécies de felinos são muito semelhantes: todos parecem apenas gatos, de grande, médio ou pequeno porte. Distinguir o crânio de um leão do de um tigre pode ser um desafio mesmo para especialistas. Todas as pesquisas genéticas que nas últimas duas décadas tentaram dividir os felinos em agrupamentos bem definidos falharam.

Nos últimos anos, no entanto, a revolução no seqüenciamento genético de vários seres vivos, induzida pelo Projeto Genoma Humano e por poderosas tecnologias de estudo do DNA, deu origem a novas ferramentas de pesquisa extremamente valiosas. Atraídos por essas novas técnicas e com o auxílio de colegas de outras instituições conseguimos finalmente construir a primeira árvore da família Felidae mais claramente resolvida. Comparando as mesmas seqüências de DNA de 30 genes de cada espécie de felino existente pudemos determinar as ramificações da árvore. Em seguida, para chegar aos períodos em que cada ramo surgiu, usamos fósseis datados de modo confiável e a análise de “relógios moleculares” – que, com base no grau de diferenciação em um dado gene, permite estimar há quanto tempo as espécies se separaram umas das outras. Assim, foi possível visualizar pela primeira vez um panorama de como felinos de todos os tamanhos se relacionam uns com os outros e como e quando esses magníficos predadores colonizaram os cinco continentes.

Percebemos imediatamente que os estudos de DNA pareciam indicar 37 espécies distribuídas em oito grupos distintos, ou linhagens. Ficamos fascinados, e ainda mais motivados, quando verificamos que os oito grupos definidos exclusivamente por análise molecular estavam de acordo com observações baseadas em outros tipos de informação. Espécies de uma mesma linhagem, por exemplo, freqüentemente compartilham características morfológicas, biológicas e fisiológicas encontradas somente em seu próprio grupo.

SKULLS UNLIMITED; MELISSA THOMAS (HIÓIDE)

Há cerca de 600 milhões de gatos domésticos em todo o mundo. Fósseis de felinos são tão parecidos que é muito difícil, mesmo para os especialistas, distinguir o crânio de um leão do de um tigre

Uma das linhagens reúne todos os grandes felinos que rugem como o leão, o tigre, o leopardo, a onça e o leopardo-das-neves. Em todos eles a estrutura óssea que dá apoio à língua, chamada hióide, encontra-se parcialmente calcificada, o que permite que esses felinos rujam. Também nesse grupo estão as panteras-nebulosas e as panteras-nebulosas de Bornéu, espécie pouco conhecida de felinos de porte médio com pelagem marmoreada. Por terem os ossos do pescoço estruturados de forma um pouco diferente, esses animais não conseguem rugir.

Embora a comparação entre as seqüências genéticas tenha identificado as linhagens, a ordem de seu aparecimento e a época em que surgiram (com a ajuda de calibrações com fósseis), precisávamos de duas informações adicionais para descobrir onde os felinos surgiram pela primeira vez e como acabaram se espalhando pelo mundo. Primeiro, determinamos a distribuição atual de cada espécie e, por vestígios paleontológicos, a distribuição de seus ancestrais. Depois, valemo-nos da óptica dos geólogos, que interpretando a composição de depósitos sedimentares inferem a variação do nível dos oceanos, para enxergar melhor o mundo dos felinos. Quando os níveis eram mais baixos, pontes de terra ligavam os continentes, permitindo que os mamíferos migrassem para novos domínios. Quando as águas subiram novamente, esses animais ficaram isolados nos continentes mais uma vez. Estudos de vertebrados mostram que o isolamento em continentes ou ilhas proporciona exatamente aquilo que é necessário para a população se distanciar geneticamente de tal forma que dois grupos, mesmo com ancestrais comuns, não são mais capazes de se acasalar – afastamento reprodutivo que caracteriza a especiação. Com essas peças do quebra-cabeça, pudemos construir uma seqüência plausível das migrações dos felídeos ao longo da história.

Com base em registros fósseis apenas, muitos pesquisadores acreditavam que um felídeo chamado Pseudaelurus, que viveu na Europa entre 9 milhões e 20 milhões de anos atrás, era o último ancestral comum dos felinos modernos. Note-se que o Pseudaelurus não foi o primeiro felino. Sabe-se que grandes felinos dente-de-sabre, chamados nimravídeos, viveram em épocas mais remotas, há cerca de 35 milhões de anos, mas praticamente todos os seus descendentes estão extintos. Nossas pesquisas moleculares recentes, no entanto, sugerem que todos os felinos modernos descendem de apenas uma das várias espécies de Pseudaelurus que viveram na Ásia há cerca de 11 milhões de anos. Embora não saibamos ao certo a espécie exata a que esse gato pertenceu, acreditamos que foram desse grupo ancestral tanto o Adão quanto a Eva das 37 espécies de felídeos contemporâneas.

Os primeiro grupo se ramificou há aproximadamente 10,8 milhões de anos, produzindo a linhagem pantera (ver tabela acima), que hoje abrange os grandes felinos rugidores e as duas espécies de panteras-nebulosas. Uma segunda divisão, cerca de 1,4 milhão de anos mais tarde, e também na Ásia, levou à linhagem do gato-da-baía, hoje formada por três pequenos felinos que evoluíram e ainda vivem no sudeste asiático. A separação seguinte formou a linhagem do caracal, hoje representada por três espécies de porte médio cujos progenitores cruzaram a África entre 8 milhões e 10 milhões de anos atrás, participando da primeira migração intercontinental (ver M1 no mapa superior da pág. 60). Nesse período, o nível dos oceanos desceu 60 metros abaixo do atual, descobrindo pontes de terra nas extremidades do mar Vermelho, ligando a África à península da Arábia e facilitando a migração desses animais para o continente africano.

SKULLS UNLIMITED; MELISSA THOMAS (HIÓIDE)

Leões, tigres, onças e leopardos são os únicos felinos que rugem. Um osso parcialmente calcificado na garganta, chamado hióide, permite que eles rujam

Os felinos migraram porque seu comportamento exige que se espalhem a cada geração. Quando chegam à adolescência, machos – e eventualmente fêmeas – jovens são forçados a abandonar seu local de origem. Assim, ao longo do tempo, populações crescentes de felinos precisaram de territórios cada vez maiores. Esse comportamento, somado à necessidade de - seguir presas migratórias, provavelmente explica por que os felinos se deslocaram. Eles também são predadores extremamente habilidosos que sempre aproveitam as oportunidades de explorar novos espaços.

Quando alcançaram a África, os felinos asiáticos se espalharam por seu continente e atravessaram o estreito de Bering, chegando ao que é, hoje, o Alasca (M2). Quando felinos já rondavam pela Ásia, Europa, África e América do Norte, o nível dos oceanos voltou a subir, separando os continentes. Com o isolamento e as mudanças de habitats, novas espécies foram surgindo. Na América do Norte, as linhagens da jaguatirica e do lince se separaram dos migrantes originais entre 8 milhões e 7,2 milhões de anos atrás. A linhagem da jaguatirica acabou se dividindo em duas espécies e o outro grupo produziu quatro: três de linces e o lince vermelho. A linhagem do puma formou-se há 6,7 milhões de anos, dando origem ao puma (também chamado de leão-da-montanha ou onça-parda), ao gato-mourisco e ao guepardo americano. Fósseis dessas espécies em depósitos americanos confirmam sua origem no hemisfério ocidental.

Entre 2 milhões e 3 milhões de anos atrás, uma nova era do gelo fez com que os oceanos recuassem mais uma vez (também por causa da movimentação de massas de terra), o suficiente para ligar as Américas do Sul e do Norte através do istmo do Panamá. Alguns felinos migraram para o sul (M3), onde encontraram um continente sem carnívoros placentários (como ursos, cães, gatos, gambás etc.). A América do Sul permaneceu isolada das massas de terra do norte durante dezenas de milhões de anos e estava repleta de espécies de marsupiais, incluindo variedades bem-sucedidas de carnívoros. Mas quando os felinos atravessaram o Panamá, já tinham se tornado predadores temíveis. Os carnívoros marsupiais não foram páreo para eles. Praticamente todos eles foram rapidamente substituídos por carnívoros migrantes, como os felinos da linhagem das jaguatiricas, que se diversificaram ainda mais nesse novo lar, criando sete espécies que ainda sobrevivem na América do Sul.

Como a última era do gelo tinha terminado há cerca de 12 mil anos, as camadas de gelo que cobriam todo o Canadá e a parte norte dos Estados Unidos foram derretendo lentamente, transformando essas paisagens estéreis em florestas e prados verdejantes. Após o degelo, um cataclismo dizimou 40 espécies de mamíferos da América do Norte. As chamadas extinções do Pleistoceno eliminaram 75% dos animais de grande porte que lá viviam: mamutes, mastodontes, lobos pré-históricos, poderosos ursos-de-cara-achatada, preguiças-gigantes, leões americanos, felinos dente-de-sabre, pumas e guepardos. Todos teriam desaparecido da América do Norte depois desse período. Os guepardos escaparam da extinção porque vários milhões de anos antes, quando os oceanos ainda estavam baixos, alguns de seus ancestrais retornaram para a Ásia (ver M4 no mapa inferior da pág. 60) e depois para a África (M5). Os pumas escaparam da extinção em refúgios na América do Sul e voltaram a povoar a América do Norte muitas gerações depois. Outras espécies nunca retornaram.

A Jornada Continua

Praticamente ao mesmo tempo que os guepardos trilharam seu caminho de volta da América para a Ásia, as linhagens precursoras do gato leopardo e do gato doméstico também atravessaram a ponte de terra de Bering para a Ásia. Como resultado, a linhagem do gato leopardo produziu o gato leopardo asiático e quatro pequenas espécies: gato leopardo indiano ou gato-ferrugem, encontrado na Índia, gato-de-pallas, na Mongólia, gato-de-cabeça-chata, na Indonésia, e gato-pescador, espalhado pela Ásia.

Ainda na Ásia, durante esse período, os grandes felinos rugidores da linhagem pantera se espalharam ainda mais. Tigres de 320 kg podiam ser encontrados na Índia, Indochina, sudeste asiático e China, e, no norte e oeste da Ásia central, os leopardos-das-neves se adaptaram às altitudes do Himalaia e de Altai (a leste da Sibéria). Os leopardos se espalharam pela Ásia e pela África, onde são encontrados atualmente. Os leões e as onças viajaram para a América do Norte durante o fim do Plioceno, entre 3 milhões e 4 milhões de anos atrás. Embora as extinções do Pleistoceno tenham eliminado ambas as espécies da América do Norte, as onças fugiram para a América do Sul e os leões encontaram na África um continente hospitaleiro. Lá, o rei dos animais hoje luta para sobreviver: sua população não ultrapassa os 30 mil indivíduos. Na Ásia, os leões estão praticamente extintos. Somente uma pequena população remanescente de cerca de 200 leões asiáticos, totalmente nativa, sobrevive no Santuário da Floresta de Gir, na província de Gujarat, a oeste da Índia.

Nossas análises genéticas também revelaram fortes evidências de uma quase extinção dos tigres. Há cerca de 73 mil anos, erupções violentas do vulcão Toba, em Bornéu, aniquilaram várias espécies de mamíferos no leste da Ásia, incluindo uma população de tigres largamente disseminada. Um pequeno grupo de tigres sobreviveu e repovoou a região – a falta de diversidade genética entre seus descendentes modernos indica que o grupo de animais que sobreviveu para dar continuidade à linhagem era mesmo muito pequeno. Como os guepardos e os pumas na América do Norte, os tigres escaparam por um triz.

Na Nossa Sala de Visitas

O ato final na jornada dos felinos, da natureza para nossa casa, começou nas florestas e desertos próximos à bacia mediterrânea. Lá, um punhado de espécies pequenas (pesando menos de 10 kg) havia emergido gradativamente – o gato-da-selva do leste asiático, o gato-do-deserto do oriente médio, o gato-de-patas-negras da África e uma espécie onipresente de gato selvagem com quatro subespécies bem reconhecidas (européia, centro-asiática, do leste próximo e chinesa). Uma dessas subespécies deu origem a um dos mais bem-sucedidos experimentos da história – o da domesticação dos gatos. Um estudo de genética molecular sobre gatos domésticos e selvagens do mundo todo feito por Carlos Driscoll, da University of Oxford, veio esclarecer esse processo. Todos os gatos domésticos carregam uma assinatura genética compatível com a dos gatos selvagens de Israel e do leste próximo.

Agora podemos afirmar que o gato foi domesticado em diferentes ocasiões, todas entre 8 mil e 10 mil anos atrás, na região do Crescente Fértil (nordeste da África), à medida que populações humanas nômades começaram a se reunir em pequenos povoados em torno dos primeiros assentamentos agrícolas. Esses antigos fazendeiros cultivavam trigo e cevada. Os gatos selvagens da região, talvez atraídos pela grande quantidade de roedores, atraídos, por sua vez, pelos grãos cultivados, aparentemente “se ofereceram” como companheiros cautelosos, ganhando abrigo em troca da eliminação dos roedores. O número crescente de gatos selvagens já domesticados proliferou naturalmente e, desde então, seu destino se uniu definitivamente ao dos humanos.

Esses animais ainda empreenderam uma nova migração. Ela teve início primeiro a pé, depois passou para os vagões de trens e finalmente para os navios transoceânicos, espalhando os gatos domesticados pelo mundo. Cerca de 600 milhões de gatos domésticos vivem hoje no planeta – praticamente a única espécie de felino não considerada ameaçada ou em perigo de extinção pelas organizações de preservação. No século XIX, os donos de gatos tentaram fazer com que seus bichanos se acasalassem de forma seletiva, para produzir animais exóticos. A Associação Americana de Gatos Raros catalogou 41 raças oficiais de gatos, dos maine coon aos siameses, todos com raízes que remontam ao nascimento da civilização humana e felina na região do Crescente Fértil.

A história evolutiva decorrente de nossos estudos sobre as famílias de felinos serve como prenúncio para o campo ainda muito recente da “pré-história genética”. Como no caso dos felinos, os padrões de variação genética que cada espécie carrega contêm sinais de seus parentescos, migrações, dizimações e expansões por todo o planeta.

A história da família dos felinos é obscura porque os fósseis desses animais são esparsos e é difícil distingui-los. Mas avanços no estudo do DNA permitiram que a primeira árvore genealógica da família dos felídeos fosse construída de forma clara.

Evidências no DNA mostram que todos os felinos existentes carregam os mesmos traços de um predador semelhante à pantera que viveu no sudeste asiático há cerca de 10,8 milhões de anos. Os grandes felinos rugidores foram os primeiros a se ramificar, seguidos por outras sete linhagens.

Quando o nível dos oceanos variou, os felinos migraram para novos continentes, dando origem a novas espécies. Um pequeno gato selvagem foi domesticado no leste próximo entre 8 mil e 10 mil anos atrás.

Apesar de seu sucesso evolutivo, hoje quase todas as espécies de felinos selvagens estão ameaçadas. – Os editores.

SHARON ANGLIN (O’BRIEN, JOHNSON); NORBERT RO SING E BEVERLY JO UBERT NATIONAL GEOGRAPHIC IMAGE COLLECTION; TOM BRAKEFIELD CORBIS; JOE MCDONALD; BEVERLY JO UBERT; TK OFOTO.COM; SA TEAM FOTO NATURA

EUROPA
Gato selvagem europeu
Lince ibérico

NORTE DA ÁSIA
Gato silvestre asiático
Lince eurasiano
Gato silvestre da China
Gato-de-pallas
Leopardo-das-neves

AMÉRICA DO NORTE
Lince vermelho
Lince canadense
Onça
Puma

SHARON ANGLIN (O’BRIEN, JOHNSON); NORBERT RO SING E BEVERLY JO UBERT NATIONAL GEOGRAPHIC IMAGE COLLECTION; TOM BRAKEFIELD CORBIS; JOE MCDONALD; BEVERLY JO UBERT; TK OFOTO.COM; SA TEAM FOTO NATURA

ÁFRICA SUBSAARIANA
Gato-dourado africano
Leão africano
Gato silvestre africano
Gato-de-patas-negras
Caracal
Guepardo ou chita
Leopardo
Serval

ÁSIA TROPICAL
Gato-dourado asiático
Leão asiático
Gato-da-baía de Bornéu
Pantera-nebulosa de Bornéu
Pantera-nebulosa
Gato-pescador
Gato-de-cabeça-chata
Gato-da-selva
Leopardo
Gato leopardo
Gato-bravo-marmoreado
Gato-ferrugem
Gato-do-deserto
Tigre

AMÉRICA DO SUL
Gato-preto-dos-andes
Gato-do-mato-grande
Onça-pintada
Gato-mourisco
Gato-kodkod

KRISTINA NARFSTRÖM

CINNAMON (CANELA) DNA seqüenciado

Historicamente, os taxonomistas sempre tiveram dificuldade em classificar as famílias de felinos porque os registros fósseis são dispersos e é difícil distinguir, no fóssil, uma espécie da outra. Ao analisar o DNA de todas as 37 espécies vivas, os autores conseguiram distinguir oito linhagens na família de felídeos. O DNA foi obtido da coleta de amostras de sangue ou de tecido de cada uma das espécies. Não foi fácil obter todas elas, porque algumas espécies são raras e vivem em locais remotos. Os taxonomistas também analisaram sete espécies “fora do grupo”, parentes próximos dos gatos, da família Viverridae, do gato-almiscarado e do mangusto. Essas espécies forneceram a linha de referência para que as divergências encontradas entre os dados, na família Felidae, fossem estimadas.

Os cientistas analisaram o DNA dos cromossomos X e Y e das mitocôndrias (partes da célula que geram energia e são transmitidas através da linha materna). Eles se concentraram na seqüência de DNA de 30 genes diferentes, ao todo 22.789 letras de nucleotídeos para cada espécie de felino. Praticamente a metade dessas seqüências é variável ao longo das diferentes espécies. É nessas diferenças que os investigadores se baseiam para determinar o parentesco entre os grupos e em que época eles surgiram. Os genes acumulam mudanças ao longo do tempo. Se não forem prejudiciais, essas mudanças persistem. Assim, uma espécie que emerge primeiro tem mais tempo para seus genes sofrerem mudanças e apresentar maior variação em um certo gene. Então é possível afirmar com segurança que espécies cujos genes compartilham mudanças iguais estão mais próximas.

Como a análise do DNA permitiu que os pesquisadores esclarecessem os nós das ramificações ou “forquilhas” na árvore da família dos felídeos, eles se concentraram na análise dos fósseis, para estimar quando realmente aconteceram. A idade de dezenas de fósseis de felinos ancestrais foram determinadas por paleontólogos utilizando métodos de datação.

Certos fósseis de felinos considerados elos perdidos (ancestrais comuns mais recentes de grupos como o dos grandes felinos, linces ou jaguatiricas) forneceram 16 datas para pontos específicos de ramificação na árvore genealógica dos felídeos. Em seguida, programas matemáticos de computador baseados em um relógio molecular acumulativo contínuo transformaram os dados genéticos em estimativas do tempo transcorrido após cada nó de divergência. (A idéia do relógio molecular pressupõe que algumas mudanças evolutivas ocorreram a uma taxa regular. Por exemplo, mutações podem ser incorporadas ao DNA de genes a uma taxa constante ao longo de milhões de anos. Assim, diferenças no DNA podem estimar a data em que duas linhagens se separaram de um ancestral comum.)

A contribuição mais recente foi o seqüenciamento genético completo de um gato da Abissínia batizado Cinnamon (“Canela”). O seqüenciamento de Cinnamon, juntamente com o de outras 32 espécies de mamíferos (incluindo humanos, camundongos, cachorros, vacas, elefantes e representantes da maioria das ordens de mamíferos), forneceu um conjunto quase ilimitado de informação genética ao longo dos 100 milhões de anos de história mamíferos modernos. – Os editores

Wild cats of the world. M. Sunquist e F. Sunquist. University of Chicago Press, 2002.

Tears of the cheetah and other tales from the genetic frontier. S. J. O’Brien. St. Martin’s Press, 2003.

Phylogeography and conservation genetics of tigers (Panthera tigris). S. J. Luo e colegas, em PLoS Biology, vol. 2, págs. 2277-2293, 2004.

Big cat genomics. S. J. O’Brien e W. E. Johnson, em Annual Reviews of Genomic and Human Genetics, vol. 6, págs. 407-429, 2005.

The late Miocene radiation of modern Felidae: a genetic assessment. W. E. Johnson, E. Eizirik, W. J. Murphy, J. Pecon-Slattery, A. Antunes, E. Teeling e S. J. O’Brien, em Science, vol. 311, págs. 73-77, 2006. 

 

Fonte: Scientific American Brasil