EcologiaGenética

A influência dos diferentes tipos de hábitats sobre a genética de pequenos mamíferos amazônicos é mais complexa do que pensávamos

A influência dos diferentes tipos de hábitats sobre a genética de pequenos mamíferos amazônicos é mais complexa do que pensávamos

06 de abril de 2022 | Tempo de leitura: 15 minutos

Por Jeronymo Dalapicolla

A ciência sempre se dedicou a explicar a origem e a distribuição da biodiversidade, seja específica, genética ou ecossistêmica, especialmente em regiões com grande número de espécies como a Amazônia. Ao estudar a biodiversidade, os pesquisadores frequentemente buscam por similaridades que podem ser entendidas como padrões. Como por exemplo, temos diferentes espécies de animais ou plantas que não ocorrem além de determinada cadeia de montanhas (isto é, não são encontrados além desse acidente geográfico), ou uma pigmentação nas penas de uma espécie de ave que só é encontrada em uma população isolada. Com a identificação desses padrões, que são baseados na concordância de diferentes espécies, os cientistas procuram por processos que poderiam ter originado e mantido esse padrão de diversidade ao longo do tempo. É comum os cientistas indicarem a existência de um processo único ou generalizável para explicar os padrões de diversidade.

Um exemplo de generalização para o estudo da biodiversidade amazônica são aquelas relacionadas à conectividade funcional de uma espécie, dependendo do tipo de floresta que ela habita. Este é um termo da Ecologia da Paisagem usado para nomear os efeitos da paisagem na dispersão (isto é, movimentos) dos organismos, já que as paisagens podem criar resistência ou facilitar os movimentos dos organismos afetando consequentemente o fluxo gênico (leia mais “neste texto divulgado no Blog do Conexões Amazônicas).

Na Amazônia Ocidental, dois tipos de hábitats florestais são comuns: florestas de terra firme e florestas de várzea (veja na figura abaixo). De maneira simplificada, as florestas de terra firme estão acima do nível máximo de inundação dos rios, e as florestas de várzeas são áreas que ficam inundadas por vários meses durante o ano e ocorrem ao longo dos principais rios da região. Por essas características, cientistas têm sugerido que os organismos que habitam a terra firme experimentam maior estabilidade e, portanto, maior diversidade genética, quando comparados aos habitantes de várzea, que passam por mais efeitos gargalos e expansões populacionais devido às inundações. Além disso, é sugerido que as florestas de várzeas funcionem como corredores ao longo dos rios, aumentando o fluxo gênico em populações distantes. No entanto, até que ponto essa hipótese pode ser generalizada? Para responder a essa pergunta, o nosso estudo utilizou como modelos duas espécies de ratos-de-espinho do gênero Proechimys (veja na figura abaixo). Os ratos-de-espinho são roedores da família Echimyidae, mais aparentados com as capivaras e preás do que com os camundongos e ratos de laboratório (mas isso é outra história!).

À esquerda, Floresta Amazônica às margens do Rio Putumayo-Içá, Amazonas, Brasil em 2015 (a) durante uma Expedição Científica do Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (Foto de R. Recorder e I. Prates). À direita, Rato-de-Espinho (Proechimys sp.) coletado em florestas de várzea próximo ao Rio Madeira, Rondônia, Brasil (Foto de J. L. Souza).

O que você precisa saber é que esses roedores pertencem ao gênero Proechimys, que é um gênero com mais de 20 espécies descritas que ocorrem por toda Amazônia com muitos casos de simpatria (ou seja, coexistindo no mesmo ambiente) e, portanto, são excelentes modelos para estudar os processos evolutivos. Nesse estudo, nós utilizamos dados genômicos de duas espécies de Proechimys, uma típica de florestas de terra-firme (P. simonsi) e outra de florestas de várzea (P. steerei). Além de verificar se os índices de diversidade e estruturação genética eram condizentes com a generalização, nós também testamos como a paisagem poderia explicar a conectividade funcional (isto é, a capacidade de dispersão e movimento) entre os indivíduos dessas espécies, por meio da técnica de isolamento por resistência. Para fazer isso, nós calculamos o quanto de variação genética era compartilhada entre os indivíduos de uma mesma espécie, e calculamos também o quão custoso era para esses indivíduos se locomoverem na paisagem, levando em conta a resistência do tipo de hábitat que ligava esses indivíduos. Com esses valores, nós testamos se a similaridade genética era melhor explicada pela distância geográfica (medida em quilômetros em linha reta), pelo tipo de hábitat ligando esses indivíduos ou por outros fatores (leia mais “neste link).

Nossos resultados não corroboraram a hipótese de que a várzea favorece uma maior conectividade entre as populações em comparação com a terra firme. Especificamente, indivíduos de P. steerei nas florestas de várzea mostraram uma estrutura genética mais forte e maior diversidade do que P. simonsi das florestas de terra firme (veja na figura abaixo). Apesar de obtermos um resultado oposto do que seria esperado pela generalização, os  testes de isolamento por resistência mostraram que as variáveis relacionadas ao tipo de hábitat são a melhor forma de explicar a conectividade funcional, indicando que a paisagem é sim responsável pela variação genética, mas de uma forma diferente do que a literatura propusera (leia mais “neste link).

Variação genética de (a) Proechimys simonsi (florestas de terra-firme) e (b) Proechimys steerei (florestas de várzea) medida pelos dois principais eixos de variação (PC1 e PC2). Círculos coloridos nos gráficos representam indivíduos de diferentes rios e regiões detalhados no mapa em (c). Os três círculos pretos (circulados em b) destacam grupos geneticamente estruturados na espécie de várzea.  

Os resultados indicam que a espécie de florestas de várzea (P. steerei) apresenta maior estruturação e diversidade em comparação com a espécie de florestas de terra-firme, o oposto do esperado para organismos que vivem nesse hábitat.

Nossos resultados não corroboraram a hipótese de que a várzea favorece uma maior conectividade entre as populações em comparação com a terra firme. Especificamente, indivíduos de P. steerei nas florestas de várzea mostraram uma estrutura genética mais forte e maior diversidade do que P. simonsi das florestas de terra firme (veja mais na figura abaixo). Apesar de obtermos um resultado oposto do que seria esperado pela generalização, os  testes de isolamento por resistência mostraram que as variáveis relacionadas ao tipo de hábitat são a melhor forma de explicar a conectividade funcional, indicando que a paisagem é sim responsável pela variação genética, mas de uma forma diferente do que a literatura propusera (leia mais neste link).

Esses resultados mostram que tais generalizações sobre o fluxo gênico e conectividade com base em sua associação com tipos específicos de hábitats são limitadas. Isso traz uma importância crucial para a conservação da Amazônia. A biologia da conservação também visa a preservar os processos que geram e que mantém a diversidade, como as rotas de dispersão e de fluxo gênico. Nessa perspectiva, nossos resultados mostraram que a história evolutiva das áreas alagadas não é simples, e que simplificá-la baseado em generalizações pode subestimar a diversidade genética de espécies que habitam essas áreas e, consequentemente, subestimar a importância e riqueza dessas áreas para a conservação e equilíbrio ambiental.

A Amazônia é bem conhecida por sua incrível riqueza de espécies – o que é menos claro é até que ponto os processos de diversificação seguem rotas semelhantes ou não. A história evolutiva dos organismos amazônicos parece ser bem mais complexa do que pensávamos. E isso é fascinante!

Ciência se faz com parceria

Esse trabalho fez parte da minha tese de doutorado desenvolvida no Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ecologia Aplicada (PPGI-EA), na Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (ESALQ), na Universidade de São Paulo (USP) e realizado graças aos esforços da Dra. Joyce Rodrigues do Prado e Dr. Alexandre Reis Percequillo, ambos da ESALQ/USP e também pela Dra. L. Lacey Knowles da University of Michigan (UMich). Outra ajuda indispensável foi dos museus e coleções de mamíferos do Brasil e dos Estados Unidos da América (USA) que doaram amostras genéticas: AMNH-AMCC, Nova York, EUA; FMNH, Chicago, EUA; MSB, Alburqueque, EUA; MVZ, Berkeley, EUA; MZUSP, São Paulo, Brasil; NMNH, D.C., EUA; TTU, Lubbock, EUA. Além disso, este trabalho teve apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (FAPESP) [processos nº 09/16009-1, 15/02853-6, 16/24464-4, 16/20055-2], da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), e do American Museum of Natural History (AMNH). 

Quer saber mais? Acesse os materiais abaixo!

Dalapicolla, J.; Prado, J. R.; Percequillo, A. R.; Knowles, L. L. (2021). Functional connectivity in sympatric spiny rats reflects different dimensions of amazonian forest-association. Journal of Biogeography, 48(12): 3196-3209. (Acesse aqui)

Lima, J. D. S.; Oprea, M.; Collevatti, R. G. (2015). Efeito da paisagem na diversidade e diferenciação genética das populações. (Acesse aqui)

Machado, A. F. (2021). Como a ecologia e evolução de um roedor pode revelar mudanças passadas na Amazônia? (Acesse aqui)

Matocq, M. D.; Patton, J. L.; Da Silva, M. N. F. (2000). Population genetic structure of two ecologically distinct Amazonian spiny rats: separating history and current ecology. Evolution, 54(4), 1423-1432. (Acesse aqui)

Jeronymo Dalapicolla é biólogo pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), mestre em Biologia Animal (UFES) e doutor em Ecologia Aplicada (USP). É atualmente pesquisador em pós-doutorado no Instituto Tecnológico Vale (ITV) em Belém, Pará. Veja mais no Currículo Lattes e ResearchGate.

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