Novos estudos do Instituto Max Planck de Biologia Evolutiva mostram que a competição entre diferentes estágios de desenvolvimento evolutivo de ciclos de vida multicelulares pode ser importante para o desenvolvimento de uma população inteira. Sem competição direta, apenas a taxa de crescimento de uma população determina qual ciclo de vida prevalece.
A competição ecológica, por outro lado, pode levar à seleção de ciclos de vida completamente diferentes.

A evolução dos organismos multicelulares é um processo central no curso da origem da vida. Na maioria dos casos, um organismo é multicelular por apenas parte de seu ciclo de vida:o ciclo de vida multicelular mais simples consiste no crescimento da célula germinativa em uma colônia e sua divisão em células únicas para produzir novas células germinativas.

Até agora, a maioria dos modelos teóricos assume que a seleção entre os ciclos de vida é impulsionada por propriedades internas de grupos multicelulares, levando à competição pelo crescimento. Ao mesmo tempo, no entanto, a influência das interações entre os grupos na evolução dos ciclos de vida raramente é considerada.

Vanessa Ress (Universidade de Hamburgo), Arne Traulsen (Instituto Max Planck de Biologia Evolutiva, Plön) e Yuriy Pichugin (Universidade de Princeton, EUA) apresentam agora um novo modelo que leva em conta a competição ecológica entre os ciclos de vida individuais - um projeto que começou na dissertação de mestrado de Vanessa Ress orientada pelo Dr. Pichugin.

O modelo mostra que o resultado da evolução pode ser a coexistência entre vários ciclos de vida, o que seria impossível sem competição. Da mesma forma, a pesquisa mostra que modelos que negligenciam essa competição podem capturar dinâmicas de curto prazo, mas não conseguem prever a evolução no nível populacional.

Organismos multicelulares, como animais, plantas, fungos ou algas vermelhas e marrons, geralmente são formados por suas células que permanecem juntas após a divisão celular – ao contrário das espécies unicelulares, onde as células se separam antes da próxima divisão. Os organismos devem, no entanto, se reproduzir, caso contrário suas espécies serão extintas. Para um organismo multicelular, isso significa que algumas células devem migrar para se desenvolver em um novo indivíduo.

A combinação de crescimento e reprodução de um organismo forma um ciclo de vida clonal. O surgimento de ciclos de vida multicelulares clonais foi a inovação central nos estágios iniciais da evolução da multicelularidade. Lá, características que não existem em espécies unicelulares tornam-se cruciais para o sucesso a longo prazo até mesmo da colônia de células mais primitivas. Estes incluem o número de células na colônia, a frequência com que as células migram para formar novas colônias, o tamanho das células germinativas liberadas e o número de células germinativas produzidas.

Como a reprodução e, portanto, a adequação das colônias de células simples depende dessas características, elas são imediatamente submetidas à seleção natural, que favorece alguns ciclos de vida em detrimento de outros.

Como a vida multicelular complexa descende dessas colônias de células simples, entender a evolução dos ciclos de vida primitivos é crucial para entender a evolução de organismos complexos.

A pesquisa foi publicada em eLife . + Explorar mais

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