Muitos crustáceos, incluindo lagostas, caranguejos e cracas, têm uma casca em forma de capa saindo da cabeça que pode desempenhar várias funções, como uma pequena caverna para armazenar ovos ou um escudo protetor para manter as brânquias úmidas.
Essa concha (carapaça), foi proposto, não evoluiu de nenhuma estrutura semelhante no ancestral crustáceo, mas apareceu de novo (ou do nada) por meio de uma cooptação um tanto aleatória dos genes que também especificam as asas dos insetos.

No entanto, em um novo estudo do Marine Biological Laboratory (MBL), a pesquisadora associada Heather Bruce e o diretor Nipam Patel fornecem evidências para uma visão alternativa:a carapaça, juntamente com outras estruturas semelhantes a placas em artrópodes (crustáceos, insetos, aracnídeos e myriapods) todos evoluíram de um lobo lateral da perna em um ancestral comum.

Essa evidência reforça sua proposta de um novo conceito de como as novas estruturas evoluem – um que sugere que elas não são tão novas, afinal. O estudo, sobre a carapaça do crustáceo Daphnia, aparece online em Current Biology .

"Como novas estruturas surgem é uma questão central na evolução", diz Bruce. “A ideia predominante, chamada cooptação de genes, é que os genes que funcionam em um contexto, digamos, para fazer asas de insetos, acabam em um contexto não relacionado, onde eles fazem, digamos, uma carapaça”, diz Bruce. "Mas aqui mostramos que a carapaça de Daphnia não surgiu do nada."

Em vez disso, eles propõem que o lóbulo da perna ancestral, semelhante a uma placa, que evoluiu tanto para a asa quanto para a carapaça, provavelmente estava presente no ancestral de todos os artrópodes vivos. Mas como a asa e a carapaça parecem tão diferentes dessa placa ancestral e de outras placas de linhagens de artrópodes vizinhas, ninguém percebeu que eram todas a mesma coisa.

"Estamos começando a perceber que estruturas que não se parecem em nada - asas, carapaças, placas tergais - são na verdade homólogas", diz Bruce. "Isso sugere que eles têm uma única origem que é muito mais antiga do que qualquer um poderia imaginar, no período Cambriano, [500 milhões] anos atrás."

Estava lá o tempo todo (persistência enigmática)

Bruce chama seu modelo de como novas estruturas emergem de "persistência críptica de homólogos seriais".

“Homólogos em série são coisas como mãos e pés, ou as vértebras da nossa coluna, ou as muitas pernas que se repetem no corpo de uma centopéia”, diz ela. "As [repetições] podem parecer muito diferentes, mas você pode ver semelhanças, e todas são construídas usando os mesmos caminhos genéticos iniciais. Em alguns casos, a estrutura completa não cresce - você pode obter uma perna de centopéia truncada ou é muito sutil e minúsculo. Embora as células tenham sido programadas para formar a perna, elas não estão realmente crescendo na perna."

Na visão de Bruce, esses rudimentos adormecidos — pernas, placas, etc. — podem persistir por milhões de anos, desde que outra repetição da estrutura ainda esteja presente em algum outro lugar do animal. E quando for a hora certa, a estrutura pode crescer novamente e assumir diferentes formas em diferentes espécies – uma asa em um inseto, digamos, ou uma carapaça em um crustáceo.

"Se uma estrutura ancestral não é mais necessária, a natureza provavelmente apenas trunca ou reduz esse tecido em vez de excluí-lo completamente. Mas o tecido ainda está lá e pode ser elaborado novamente em linhagens posteriores, e parece-nos uma novidade", diz Bruce. .

"Esse tipo de truncamento é provavelmente comum na evolução porque as redes genéticas são muito interdependentes", explica Bruce. "Se uma via genética ou tecido fosse deletado, alguma outra via ou tecido seria afetado."

"Acho que a persistência enigmática pode ser uma explicação para muitas estruturas 'novas'", diz Bruce.

Os autores tiraram suas conclusões analisando os padrões de expressão gênica em várias espécies de artrópodes e eliminando outras hipóteses de como a carapaça pode ter evoluído.

"A origem antiga e comum de todas essas estruturas semelhantes a placas [nos artrópodes] sugere que as redes de genes que modelam essas estruturas são muito evolutivas e plásticas. Elas são capazes de gerar uma quantidade impressionante de diversidade", diz Bruce.