A evolução da conglobação em Ceratocanthinae

Sep 06, 2023

Biologia das Comunicações volume 5, Número do artigo: 777 (2022) Citar este artigo

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A conglobação é um comportamento adaptativo que ocorre independentemente em vários grupos de animais. Aqui, estudamos a evolução da conglobação em Ceratocanthinae, um grupo de besouros com a capacidade de enrolar três segmentos do corpo em uma bola compacta. Está implícito aqui que essa habilidade evoluiu apenas uma vez no Mesozóico. Evidências são oferecidas sugerindo que a alta resistência defensiva de Ceratocanthinae se deve não apenas à forma esférica do corpo, mas também à espessura e propriedades mecânicas mais fortes da cutícula dorsal. Além disso, validamos cinco caracteres adaptativos, incluindo a parede corporal espessada alometricamente, e descobrimos que a adaptação específica de diferentes segmentos corporais provavelmente são eventos evolutivos separados. Finalmente, propomos uma hipótese de "estresse dos atacantes" para explicar a origem dos comportamentos de conglobação. Este trabalho contribui para entender como e por que o comportamento de conglobação pode ter evoluído neste grupo.

Alguns animais podem enrolar o corpo em uma bola (ou seja, comportamentos de conglobação), uma habilidade que é particularmente bem conhecida em mamíferos como tatus, pangolins e ouriços1,2,3, bem como em alguns artrópodes4,5,6. Por exemplo, milípedes-pílulas (Glomerida e Sphaerotheriida)4 e piolhos-pílulas (Armadillidiidae)5 (Fig. Complementar. 1a, b) são capazes de rolar todos os segmentos do corpo para formar uma bola compacta (ou seja, conglobação completa). Por outro lado, devido à presença de apenas três segmentos do corpo, a maioria das espécies de insetos que exibem comportamento de enrolamento podem simplesmente formar uma bola solta (ou seja, conglobação incompleta). Esses insetos incluem Chrysididae (Hymenoptera), Leiodidae, Cybocephalidae, Clambidae (Coleoptera) e alguns Blaberidae (Blattoidea)7,8,9,10,11 (Fig. Complementar 1c, d). Dentro dos besouros, os Ceratocanthinae (escaravelhos-pílula) são um grupo morfologicamente único capaz de formar uma bola compacta por meio de um processo que envolve não apenas enrolar os três segmentos do tronco do corpo, mas também dobrar as tíbias (Fig. 1a), uma característica que surpreendeu Darwin, que, durante a expedição "Beagle", descreveu o comportamento como "enrola como Tatu"12.

a Duas posturas de um escaravelho-pílula com conglobação completa: Paulianostes panggoling, Malásia (Insecta: Coleoptera: Ceratocanthinae). b Três arquétipos de conglobação em Ceratocanthinae: corpo reto (Ivieolus brooksi), conglobação incompleta (Acanthocerodes sp.) e conglobação completa (Synarmostes tibialis). c Registros fósseis de Ceratocanthinae. Estrelas amarelas indicam fósseis com um arquétipo de corpo reto da Formação Yixian (125 Ma) (Mesoceratocanthus tuberculifrons), estrelas verdes indicam fósseis com um arquétipo de conglobação incompleta de Kachin amber (99 Ma) (Palaeopycnus circus Lu, Ballerio & Bai sp. nov .) e do âmbar dominicano (15–20 Ma) (Germarostes sp.) . A caixa tracejada vermelha indica novos relatórios aqui. a ©Zhengzhong Huang.

Ceratocanthinae é uma subfamília de Hybosoridae (Coleoptera, Scarabaeoidea) e atualmente inclui ~449 espécies descritas em 44 gêneros13,14. Eles são distribuídos principalmente em regiões pantropicais, e os adultos são frequentemente encontrados em ninhos de cupins/folhadas/madeira podre, onde supostamente se alimentam de fungos ou detritos13. Em termos de conglobação, apresentam três arquétipos: corpo reto, conglobação incompleta e conglobação completa12,15 (Fig. 1b, Tabela Complementar 1). A análise filogenética mais atualizada suporta a hipótese de que a capacidade de conglobação evoluiu em Ceratocanthinae apenas uma vez13,16. Até o momento, apenas duas espécies extintas são conhecidas nesta subfamília: uma espécie Mesozóica de corpo reto sem capacidade de conglobação (cuja atribuição a Ceratocanthinae é duvidosa)17 e uma espécie Cenozóica com conglobação incompleta18,19 (Fig. 1c). A história inicial e a evolução deste grupo são, portanto, pouco conhecidas.