Um novo modelo matemático desenvolvido na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign revela como os principais grupos evolutivos, tais como filos ou classes, surgem da diversidade existente dentro de uma população de organismos. O modelo baseia-se em teorias anteriores, como equilíbrio pontuado e evolução neutra, mas explica explicitamente as flutuações na diversidade genética da população ao longo do tempo.

O modelo, descrito num estudo recente publicado na revista Nature Communications, sugere que grandes transições na evolução ocorrem quando as populações passam por períodos de rápida divergência genética, seguidos por períodos de estase genética. Estes períodos de divergência e estagnação são impulsionados por flutuações no tamanho da população, que por sua vez são influenciadas por vários factores ambientais.

"Nosso modelo fornece uma estrutura teórica para a compreensão de como surgem os principais grupos evolutivos", disse o autor principal do estudo, Dr. Daniel W. McShea, professor de ecologia e evolução em Illinois. “É uma nova forma de pensar sobre o papel da diversidade genética na promoção da inovação evolutiva e na geração de novas formas de vida”.

Um dos principais insights do modelo é que os períodos de divergência genética são mais prováveis ​​de ocorrer em populações menores. Isso ocorre porque populações menores são mais suscetíveis aos efeitos da deriva genética, que é uma flutuação aleatória na frequência dos genes de uma população. A deriva genética pode fazer com que mutações benéficas se fixem mais rapidamente em populações menores, levando a uma evolução mais rápida.

Em contraste, é mais provável que períodos de estase genética ocorram em populações maiores. Isto ocorre porque populações maiores têm maior probabilidade de ter um nível mais elevado de diversidade genética, o que protege contra os efeitos da deriva genética. Uma maior diversidade genética também pode permitir a acumulação de variantes genéticas que podem conferir vantagens de aptidão no futuro, preparando o terreno para períodos subsequentes de divergência.

O modelo também sugere que as flutuações ambientais podem desempenhar um papel no desencadeamento de grandes transições evolutivas. Por exemplo, um aumento súbito na disponibilidade de um novo recurso, ou uma mudança no clima, poderia fazer com que uma população divergisse rapidamente em novos grupos adaptados às novas condições.

“A interação dinâmica entre a diversidade genética populacional e as flutuações ambientais é um motor crítico da inovação e diversificação evolutiva”, disse McShea. “Nosso modelo fornece uma nova maneira de compreender esta interação e explorar os mecanismos que moldam o curso da evolução em longas escalas de tempo”.

Os investigadores esperam que o seu modelo inspire mais estudos teóricos e empíricos para investigar o papel da diversidade genética e das flutuações ambientais no processo de evolução. Ao compreender melhor os factores que contribuem para as principais transições evolutivas, os cientistas podem obter novos conhecimentos sobre a história da vida na Terra e o potencial para futuras mudanças evolutivas.