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Os primeiros resultados do Consórcio filogenómico das aves (Avian Phylogenomics Consortium) vão ser difundidos de forma quase simultânea em 23 artigos - oito artigos numa edição especial da conceituada revista científica Science a 12 de Dezembro, e mais 15 outros artigos na Genome Biology, GigaScience e outras revistas.

Para resolver questões fundamentais sobre a evolução das aves, um consórcio internacional envolvendo mais de 200 cientistas vindos de 80 instituições em 20 países e liderado por Guojie Zhang do Banco Nacional de Genes (BGI) na China, Erich D. Jarvis, da Universidade de Duke nos Estados Unidos da América, e M. Thomas P. Gilbert do Museu de História Natural da Dinamarca, sequenciaram, montaram e compararam os genomas completos de 48 espécies de aves (o corvo, pato, falcão, periquito, ibis, pica-pau, águia, coruja e muitos outros), representando todos os principais ramos das aves modernas.

Em Portugal, Agostinho Antunes liderou a equipa de nove investigadores do Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental (CIIMAR; Laboratório Associado) da Universidade do Porto, que participaram neste consórcio internacional, e explica alguns dos principais avanços alcançados.

Os cientistas já sabiam que as aves que sobreviveram à extinção em massa sofreram depois uma explosão evolutiva. Mas a árvore da família das aves modernas tem confundido os biólogos durante séculos e os detalhes moleculares de como os pássaros chegaram à actual biodiversidade espectacular de mais de 10.000 espécies são pouco conhecidas.
 

Este primeiro conjunto de trabalhos publicados revela resultados notáveis sobre a evolução das aves. Desde uma nova árvore filogenética bem resolvida, com base em dados de genomas completos, até ao papel primordial da evolução do genoma das aves, descrevendo por exemplo como a aprendizagem vocal pode ter evoluído de forma independente em alguns grupos de aves e em regiões de fala do cérebro humano; como os cromossomas sexuais das aves evoluíram; como os pássaros perderam os seus dentes; como o comportamento do canto regula genes no cérebro; etc.

A análise de todo o genoma das aves afirma a expansão evolutiva da Neoaves no tempo da extinção em massa dos dinossauros à 66 milhões de anos atrás. Apenas algumas linhagens de aves sobreviveram a essa extinção em massa, dando origem às mais de 10.000 espécies de Neoaves que compõem 95 por cento de todas as espécies de aves que vivem actualmente. Os nichos ecológicos libertados de competição pelo evento de extinção terão permitido uma radiação rápida de espécies de aves em menos de 15 milhões de anos, o que explica muito da biodiversidade moderna das aves.
 

Essas inferências foram apenas possíveis utilizando tecnologias de sequenciação de DNA genómico e ferramentas computacionais de última geração. O projecto teve também o apoio do Genome 10K (G10K), uma comunidade científica internacional que pretende avaliar os genomas de 10.000 espécies de vertebrados, e co-liderada pelo Stephen O'Brien com quem Agostinho Antunes desenvolveu o pós-doutoramento nos Estados Unidos da América há mais de uma década atrás, e continua desde então a colaborar, incluindo no G10K.

Para todos os seus meandros biológicos, as aves são surpreendentemente “leves” em DNA. No estudo conduzido por Guojie Zhang e outros autores do consórcio, incluindo a equipa de investigadores liderada por Agostinho Antunes, do CIIMAR, Universidade do Porto, foi descoberto que em comparação com outros genomas de répteis, os genomas das aves contêm menos sequências repetitivas de DNA e perderam centenas de genes durante sua evolução, após se separarem de outros répteis.

Muitos desses genes têm funções essenciais em seres humanos, como na reprodução, formação do esqueleto e sistema pulmonar. A perda desses genes-chave pode ter um efeito significativo sobre a evolução de muitos fenótipos distintos de aves. Esta é uma descoberta excitante, muito diferente do que as pessoas normalmente pensam do que é que a inovação, normalmente sendo criada por novo material genético, não a perda do mesmo. Às vezes, menos significa mais.

 

A taxa de evolução dos gene nas aves é mais lenta quando comparado com os mamíferos. No entanto, algumas regiões genómicas nas aves exibem evolução relativamente mais rápida em espécies com estilos de vida ou fenótipos semelhantes, como o que envolve a aprendizagem vocal. Este padrão do que é chamado de evolução convergente pode ser o mecanismo subjacente que explica como espécies de aves distantes evoluíram fenótipos semelhantes de forma independente. As análises precisas de determinadas famílias de genes permitem explicar como os pássaros evoluíram para ter um esqueleto mais leve, um sistema de pulmonar distinto, especialidades alimentares, visão a cores, perda de dentes, bem como as penas coloridas e outras características relacionadas com o sexo.

Agostinho Antunes liderou a equipa de investigadores do Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental (CIIMAR) da Universidade do Porto, incluindo Rui Borges, João Paulo Machado, Imran Khan, Daniela Almeida, Emanuel Maldonado, Joana Pereira, Kartik Sunagar, e Siby Philip, alunos seus de mestrado e doutoramento, alguns com os seus graus já obtidos ao longo do decurso deste projecto. Estes investigadores integram o grupo de Genómica Evolutiva e Bioinformática do CIIMAR, coordenado por Agostinho Antunes, e o sucesso deste projecto só pode ser alcançado com a excelente colaboração de todos eles e os membros internacionais do consórcio.

A investigação desenvolvida no CIIMAR focou em particular no estudo de determinadas famílias de genes que permitem explicar por exemplo como os pássaros evoluíram para ter um esqueleto mais leve, visão a cores, padrões de coloração das penas, diversificação do olfacto, gosto, desenvolvimento, detoxificação, imunidade e resistência a doenças, reprodução, etc...