Esse inseto possui 229 pares de cromossomos, enquanto muitos de seus parentes próximos têm apenas 23 ou 24 pares. Pesquisadores do Wellcome Sanger Institute e do Instituto de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF), em Barcelona, revelaram que esses cromossomos foram fragmentados ao longo do tempo, ao invés de serem duplicados.

O primeiro estudo genômico dessa borboleta, publicado em 10 de setembro na revista Current Biology, permite que os especialistas comecem a investigar as razões evolutivas por trás desse número extremo de cromossomos. Mudanças nos cromossomos também são observadas em células cancerosas humanas, e portanto, compreender esse processo em diferentes espécies pode auxiliar na pesquisa sobre câncer.

Esta é a primeira vez que o genoma da borboleta azul Atlas foi sequenciado. A partir disso, os especialistas criaram um genoma de referência de alta qualidade para essa espécie, permitindo que os pesquisadores comparem esse genoma extremo com o de outras borboletas e mariposas a fim de entender melhor como as espécies se formam e se transformam ao longo do tempo.

A evolução e o desenvolvimento de novas espécies ocorrem ao longo de milhões de anos, o que torna difícil o seu estudo prático. Em vez disso, os especialistas podem usar o DNA de uma espécie e compará-lo com outros do mesmo grupo para compreender quais genes e características foram mantidos e quais foram perdidos, e assim formular hipóteses sobre os motivos por trás dessas mudanças.

Conhecer a história genética de uma espécie também nos permite antever possíveis direções futuras. Por exemplo, poderemos entender como uma espécie poderia reagir ao aumento da temperatura global e se possui genes ou mecanismos que podem protegê-la. Isso pode informar esforços de conservação, bem como pesquisas para desenvolver culturas mais resilientes.

A borboleta azul Atlas é encontrada nas serras do Marrocos e no nordeste da Argélia. Embora já se suspeitasse que tivesse o maior número de pares de cromossomos do reino animal, esta é a primeira vez que os especialistas sequenciam o genoma da borboleta para confirmar essa informação¹. Para comparação, um parente próximo bastante comum no Reino Unido, a borboleta azul comum, possui 24 cromossomos.

Mudanças nos números de cromossomos são vistas como fatores que contribuem para a formação de novas espécies e ajudam os organismos a se adaptarem ao seu ambiente. O grupo ao qual a borboleta azul Atlas pertence contém várias espécies intimamente relacionadas que evoluíram em um curto período de tempo.

No novo estudo, a equipe descobriu que os cromossomos foram fragmentados em pontos onde o DNA é menos compactado. Dessa forma, a quantidade total de informação genética permaneceu a mesma, mas foi distribuída em seções menores. Todos os cromossomos, exceto os cromossomos sexuais, foram cortados, e os pesquisadores estimam que isso fez o número de cromossomos saltar de 24 para 229 em cerca de três milhões de anos — um intervalo relativamente curto em termos evolutivos.

Normalmente, considera-se que esse tipo de alteração cromossômica extrema é negativo; no entanto, a borboleta azul Atlas evoluiu e sobreviveu por milhões de anos. Somente agora, devido às mudanças climáticas e ao impacto humano sobre o meio ambiente, como a destruição de florestas de cedro e a superpastejo, suas populações enfrentam ameaças.

Esta pesquisa levanta diversas questões que poderão ser exploradas no futuro. A fragmentação dos cromossomos poderia promover uma maior diversidade genética ao permitir uma recombinação mais frequente das partes do genoma ou trazer outros benefícios desconhecidos. Embora isso possa ajudar as borboletas a se adaptarem rapidamente, espécies com muitos cromossomos também podem enfrentar desafios devido à complexidade adicional, o que poderia torná-las mais vulneráveis à extinção ao longo do tempo. Investigações adicionais e comparações com outras borboletas poderiam revelar se algum gene foi perdido ou preservado, oferecendo mais informações sobre a biologia desses insetos, além de um entendimento mais profundo sobre a evolução.

A reorganização cromossômica também ocorre em cânceres humanos, e portanto, estudar esses processos no DNA da borboleta azul Atlas poderia levar a novos avanços na saúde humana e destacar possíveis maneiras de reduzir ou interromper esse fenômeno nas células cancerígenas.

O Dr. Roger Vila, autor sênior no Instituto de Biologia Evolutiva, mencionou: “A fragmentação dos cromossomos já foi observada em outras espécies de borboletas, mas não em tal magnitude, sugerindo que existem razões importantes para esse processo que podemos agora começar a investigar. Além disso, como os cromossomos contêm todos os segredos de uma espécie, investigar se essas mudanças impactam o comportamento das borboletas pode ajudar a formar um quadro completo de como e por que novas espécies surgem.”

A Dra. Charlotte Wright, primeira autora no Wellcome Sanger Institute, afirmou: “Quando decidimos investigar a evolução em borboletas, sabíamos que precisaríamos sequenciar a borboleta azul Atlas, a mais extrema e um tanto enigmática. Graças ao Roger Vila, que previamente trabalhou com seu colega para encontrar e identificar essa borboleta esquiva, conseguimos sequenciar essa espécie, destacando a natureza colaborativa da ciência. Ao observar, em detalhes, como os cromossomos da borboleta azul Atlas foram fragmentados ao longo do tempo em pontos específicos, podemos começar a investigar quais benefícios isso pode trazer, como impacta sua capacidade de se adaptar ao ambiente, e se há lições em seu DNA que possam ajudar na conservação no futuro.”

O Professor Mark Blaxter, autor sênior do Wellcome Sanger Institute, comentou: “Os genomas contêm as chaves para entender como uma criatura se formou, mas também para onde ela pode ir no futuro. Para contar a história do nosso planeta, devemos conhecer a história de cada espécie e ver como elas interagem umas com as outras. Isso também nos permite aplicar os aprendizados de um genoma a outro. Por exemplo, a reorganização dos cromossomos também é observada em células cancerosas humanas, e compreender esse processo na borboleta azul Atlas poderia ajudar a encontrar formas de limitar ou interromper essa ocorrência nas células cancerígenas no futuro.”

Esta pesquisa recebeu financiamento da Wellcome. Uma lista completa de agradecimentos pode ser encontrada na publicação.