Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Informações sobre o complexo amazona aestiva/amazona ochrocephala no brasil, incluindo sua estrutura genética, relações entre as subespécies e implicações para a conservação. O documento também discute estudos filogenéticos anteriores e seus resultados, como a monofilia recíproca entre as subespécies e a distribuição geográfica das linhagens. Além disso, o texto aborda a importância de utilizar mais amostras e marcadores em estudos evolutivos para melhor compreender padrões filogeográficos e histórias evolutivas.
O que você vai aprender
Tipologia: Notas de estudo
1 / 32
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
i
ii
iv
Dedicatória
v
Agradecimentos À minha orientadora, Cristina Yumi Miyaki , pela confiança e oportunidade para realizar esse trabalho, pela orientação e grande aprendizado durante esses anos. Agradeço também pela paciência e pelas palavras de apoio durante os meus momentos de crise. Aos amigos do LGEMA, Bia, Denise, Ana Cris, Claydson, Henrique Batalha, Marcos, Maria, Henrique II, Adri, Tiago, Rafa, Greg, Manuelita, Carla, Andressa, Ana Carolina, Bruno , Fábio e Cibele , pelo companheirismo, amizade, risadas, momentos de descontração e de “ócio criativo”, e também pelas valiosas discussões e opiniões, que contribuíram muito para minha formação acadêmica e também pessoal. Aos funcionários do Instituto de Biociências, em especial à Maria da Conceição Andra de e Lucilene Silva pelo auxílio e apoio ao nosso laboratório. À Tatiana C. Silva Corrêa por todo o apoio com o sequenciamento. A todos os funcionários da Secretaria do Departamento de Genética e da Pós-Graduação por estarem sempre dispostos a nos ajudar. Aos Museus/coleções e curadores por terem cedido amostras para este trabalho: Alexandre Aleixo (Museu Paraense Emílio Goeldi), Marcos Raposo (MNRJ), Renato Caparroz (UFG e UCB) e Igor Berkunsky (Universidad Nacional Del Centro de La Provincia de Buenos Aires). Ao Francisco Prodoscimi e sua equipe pelo desenvolvimento dos primers dos locos nucleares anônimos e por outras contribuições a esse trabalho. Ao ICMBio e IBAMA pelas licenças e permissões para coleta. Ao CNPq pela minha bolsa de mestrado. À FAPESP, CNPq, CAPES, BioComp, Instituto de Biociências da USP e Pró-Reitoria de Pesquisa da USP pelo apoio e suporte financeiro à este trabalho. A todos os professores da graduação na UEL e da pós graduação na USP, que foram a base da minha formação acadêmica. Aos amigos e professores do meu antigo laboratório LAGEA, Fernanda Simões, Silvia Sofia, Karen, Rafael, Bruna, Carol, Alessandra, Wilson, Diego, Camila e Faustinho que sempre me apoiaram e me incentivaram durante a graduação, além de todo o aprendizado durante o meu primeiro contato com a genética molecular.
1.1 Hipóteses de diversificação na região Neotropical A região Neotropical abrange uma das maiores biodiversidades do mundo e diversos hotspots de biodiversidade, isto é, áreas com alta concentração de espécies endêmicas com alto nível de degradação (Myers, 2000; Rull, 2008). A origem e a evolução de tamanha diversidade biológica têm chamado a atenção de diversos pesquisadores evolutivos (Antonelli & Sanmartín, 2011) e assim, várias hipóteses de diversificação tem sido propostas na tentativa de explicar tal fenômeno, tais como a hipótese dos refúgios (Haffer, 1969; Vanzolini & Willians, 1970), dos rios como barreiras (Wallace, 1852) e gradientes ecológicos (Endler, 1982), entre outros.
Entre as diversas hipóteses, a teoria dos refúgios (Haffer, 1969; Vanzolini & Willians, 1970) pode ser considerada uma das mais populares. Segundo esta teoria, o os ciclos climáticos que ocorreram no planeta durante o Pleistoceno teriam modificado a cobertura vegetal. Assim, durante os períodos secos e frios as florestas úmidas teriam sido fragmentadas e isoladas uma das outras por áreas de vegetações abertas. Do mesmo modo, populações de organismos dependentes de florestas, abrigados em diferentes fragmentos florestais (refúgios), permaneceriam isoladas uma das outras durante este período, podendo ocorrer diferenciação. Inversamente, durante os períodos úmidos e quentes, os fragmentos florestais se expandiriam e se uniriam novamente, permitindo também que as populações de organismos se expandissem e se conectassem. Assim, se o tempo de isolamento tiver sido longo o suficiente, mesmo em contato, as populações se manteriam como entidades diferenciadas. Esta teoria tem sido proposta como explicação para a diversificação de diversos organismos que ocorrem na região Neotropical (Ribas & Miyaki, 2004; Cabanne et al., 2008; Carnaval et al., 2009; Maldonado-Coelho, 2012). Apesar da sua popularidade, essa hipótese também tem sido refutada em alguns trabalhos. Por exemplo, diversos autores, com base em dados paleoecológicos, sugerem a ausência de fragmentação florestal na Amazônia durante o Pleistoceno (Colinvaux et al., 1996, 2000; Bush & de Oliveira, 2006). Além disso, diversas estimativas de tempo de divergência mostram que vários eventos de diversificação parecem ter ocorrido anteriormente ao Quaternário, não sendo então restrito a esse período (Cracraft &
mecanismo ou período (Rull, 2011; Turchetto-Zolet, 2013). Dessa forma, fica clara a necessidade de mais estudos para entendermos melhor como surgiu e se mantém tamanha diversidade. Neste contexto, o desenvolvimento de técnicas moleculares forneceu uma nova ferramenta para estudos evolutivos (Crisci et al. , 2003) e propiciou o surgimento de uma nova área de estudo que possibilitaria testes de hipóteses: a filogeografia (Avise et al ., 1987).
1.2 Filogeografia A filogeografia, considerada uma subárea da Biogeografia, tem como objetivo geral descrever como e quais processos evolutivos são responsáveis pela diversidade e distribuição de linhagens genéticas entre e dentro de espécies próximas (Avise, 2000). Essa área de estudo relativamente recente, foi proposta por Avise et al. (1987) e estabelece uma conexão entre genética de populações (microevolução) e filogenia (macroevolução), que até então vinham se desenvolvendo separadamente.
Com isso em mente, o DNA mitocondrial (mtDNA) foi considerado como o marcador molecular ideal para estudos filogeográficos devido a suas características, tais como: estrutura simples com ausência de íntrons, espaçadores, pseudogenes, elementos repetitivos ou elementos transponíveis ativos, evolução rápida em relação ao DNA nuclear e seu modo de herança uniparental (normalmente materna) livre de eventos de recombinação (Avise et al. , 1987; Avise, 2009). Além disso, devido ao seu caráter haplóide e seu modo de herança, o mtDNA possui tamanho efetivo aproximadamente 4 vezes menor comparado ao do DNA nuclear, estando assim mais sujeito aos efeitos da deriva gênica e o sorteamento de linhagens ocorreria de forma mais rápida, permitindo recuperar eventos de diversificação mais recentes (Zink & Barrowclough, 2008; Avise, 2009).
Inicialmente, a abordagem clássica dos estudos filogeográficos possuía um caráter descritivo e consistia na inferência de hipóteses sobre a história evolutiva de táxons ou linhagens baseada em uma árvore de gene ou rede de haplótipos em um contexto geográfico, sobrepondo-as sobre um mapa de distribuição. De acordo com Avise et al. (1987) cinco padrões filogeográficos básicos poderiam ser encontrados: linhagens com grande divergência genética e separadas geograficamente (padrão 1) ou co-ocorrendo em uma mesma área (padrão 2). As linhagens podem ainda
apresentar baixa divergência e estarem geograficamente isoladas (padrão 3), serem simpátricas (padrão 4) ou ocorrendo de forma intermediária, com alguns haplótipos geograficamente isolados e outros amplamente distribuídos (padrão 5).
Entretanto, nas últimas décadas, a filogeografia teve um grande avanço com a incorporação da teoria da coalescência, que fornece um suporte estatístico na estimativa de parâmetros populacionais, como tamanho efetivo populacional, taxa de migração, tempo de divergência, mudanças no tamanho populacional; além do desenvolvimento de metodologias que permitem testar hipóteses (cenários demográficos) baseadas em modelos estatísticos (Knowles & Maddison, 2002; Rosenberg & Nordborg, 2002; Hickerson et al. , 2010).
A teoria da coalescência, descrita por Kingman na década de 80, prediz que as linhagens presentes atualmente descendem de um ancestral comum em algum momento da história no passado (Avise, 2009). Isto é, se traçarmos a ancestralidade de um grupo de linhagens (ou alelos) voltando no tempo, eventualmente elas coalescerão até uma única linhagem que corresponde ao ancestral comum mais recente (MRCA – do inglês most recent common ancestor ; Nordborg, 2003). Uma interessante analogia desse processo, denominado “ Bugs in a box ”, foi descrita por Felsenstein (2004) em seu livro Inferring Phylogenies : considerando que, dentro de uma caixa, existam k besouros hiperativos, vorazes, insaciáveis e não discriminantes voando aleatoriamente, ocasionalmente ocorrem colisões entre dois besouros e um devora o outro (evento coalescente), sendo insaciáveis, logo voltam a voar aleatoriamente, repetindo o processo diversas vezes até que reste apenas um besouro (o MRCA).
Todavia, a coalescência resultante em um ancestral comum não significa a existência exclusiva do mesmo no passado, mas sim a perda de linhagens ao longo das gerações até o presente (Avise, 2009). Um dos principais fatores que geram esse processo coalescente é a diferença no número de filhotes produzidos entre os indivíduos, pois aqueles que não produzirem descendentes não transmitirão seus alelos para a próxima geração, o que pode culminar com a extinção de sua linhagem. Por outro lado, a linhagem de indivíduos com muitos descendentes proliferará. Assim, a estrutura de uma árvore de genes depende de quais indivíduos deixaram descendentes, e no caso de locos diploides, qual dos dois alelos foi transmitido pela reprodução (Avise, 2009; Nielsen & Beaumont, 2009). A aleatoriedade desse
Outro grupo de marcadores que vem sendo utilizado com mais frequência em estudos moleculares de aves são os locos ligados ao cromossomo sexual Z. Em geral, se espera encontrar mais diferenciação e menos introgressão entre espécies em marcadores no Z do que em locos autossômicos, devido à hipótese de que os cromossomos sexuais desempenhariam importante papel no processo de especiação. Isso é previsto pela Regra de Haldane que indica que na prole derivada de duas espécies distintas (híbridos), o sexo heterogamético tende a ser mais suscetível à infertilidade e/ou inviabilidade (Coyne & Orr, 2004). A esterilidade do híbrido poderia ser causada pela interação de genes com incompatibilidade alélica desenvolvida em alopatria e, sendo esses alelos recessivos, genes que estão localizados em cromossomos sexuais teriam maior impacto, pois no sexo heterogamético não haveria possibilidade de o alelo recessivo ser “mascarado” por um alelo dominante, como ocorre em genes autossômicos (Teoria da Dominância de Dobzhansky-Muller; Coyne & Orr, 2004; Carling & Brumfield, 2009).
Adicionalmente, Mank et al. (2007) detectaram elevadas taxas de evolução adaptativa em genes ligados ao cromossomo Z em comparação aos autossômicos ( Fast-Z effect ) em galinha ( Gallus gallus ) e zebra finch ( Taeniopygia guttata ). Uma das explicações para o fenômeno também se baseia na Teoria da Dominância: mutações recessivas benéficas ou deletérias expostas no sexo heterogamético podem ser mais facilmente fixadas ou eliminadas, respectivamente (Charlesworth et al. , 1987). A deriva genética também teria uma contribuição para o Fast-Z effect - devido ao menor tamanho populacional efetivo do cromossomo Z e consequentemente maior ação da deriva - e na taxa de fixação de mutações levemente deletérias (Mank et al. , 2007, 2010).
Sumariamente, segundo a regra de Haldane, é esperado encontrar níveis mais baixos de introgressão em genes ligados ao cromossomo Z comparado aos autossômicos, devido ao acúmulo de incompatibilidade alélica entre os táxons, que pode ser acelerada pelo Fast-Z effect e apresentar, consequentemente, maior diferenciação interespecífica (Carling & Brumfield, 2008; Elgvin et al ., 2011). Diversos estudos empíricos realizados em aves têm mostrado resultados que são congruentes com essa hipótese (Saetre et al. , 2003; Borge et al. , 2005; Carling & Brumfield, 2008, 2009; Carling et al. , 2010; Storchová et al. , 2010; Elgvin et al ., 2011).
Recentemente, Corl & Ellegren (2013) testaram a utilidade dos genes ligados ao cromossomo Z em estudos filogenéticos. Foi concluído que, ao adicionar dados de um ou mais genes ligados ao Z a um conjunto de locos autossômicos, há uma substancial melhora na acurácia e resolução da árvore de espécie. Esse bom resultado, segundo os autores, é devido ao menor tamanho efetivo populacional do Z, sendo assim esperado pouco conflito entre a árvore de gene e a de espécie gerado pelo sorteamento incompleto de linhagens. Ainda, genes mitocondriais possuem menor tamanho efetivo do que os ligados ao Z. Assim, a inclusão de dados mitocondriais melhora ainda mais a resolução da árvore de espécie, indicando que, apesar da ascensão da abordagem multilocos, dados mitocondriais não devem ser completamente removidos dos estudos filogenéticos e filogeográficos (revisado por Brito & Edwards, 2009).
Assim, juntamente com estes avanços e maior robustez nas metodologias de análise, houve um aumento global considerável na quantidade de estudos filogeográficos desde a publicação de Avise et al. (1987). No entanto, para a região neotropical, que é megabiodiversa, esses números ainda são relativamente baixos, reforçando a necessidade de realizar estudos nessa região (Martins & Domingues, 2011; Turchetto-Zolet, 2013).
1.3 Complexo Amazona aestiva/A. ochrocephala O gênero Amazona é um dos grupos de maior representatividade dentre os psitacídeos possuindo 31 espécies, das quais 11 estão presentes no território brasileiro (Collar, 1997; CBRO, 2011). As espécies de papagaios Amazona aestiva e Amazona ochrocephala possuem ampla distribuição na região Neotropical, compreendendo a América do Sul e a América Central (Collar, 1997). Esses papagaios possuem plumagem predominantemente verde com a cabeça de coloração amarela, e podem ser morfologicamente diferenciados principalmente pela fronte azulada característica de A. aestiva. Ambas as espécies estão listadas no Apêndice II do CITES ( Convention on International Trade in Endangered Species ), mesmo sendo classificadas como de baixa preocupação ( least concern ) pela IUCN ( Internacional Union for Conservation of Nature ; IUCN, 2016).
Figura 1: Distribuição geográfica de Amazona aestiva em turquesa e de Amazona ochrocephala em amarelo (INFONATURA, 2007). Os pontos verdes indicam localidades amostradas (ver Tabela 1).
Eberhard & Bermingham (2004) realizaram uma análise filogenética utilizando três genes de DNA mitocondrial (mtDNA) de oito subespécies de A. ochrocephala e de A. aestiva. Eles recuperaram três clados compostos por: 1) indivíduos das então subespécies de A. ochrocephala que ocorrem na América Central - CA ( oratrix, belizensis, auropalliata, tresmariae, panamensis ), os quais mostraram monofilia recíproca entre si; 2) indivíduos das subespécies de A. ochrocephala da América do Sul - SA ( ochrocephala do Pará, nattereri da Bolívia e xantholaema da Ilha do Marajó) e indivíduos de A. aestiva , ou seja, sem monofilia recíproca entre esses táxons; 3) um único indivíduo de A. ochrocephala coletado na Colômbia (norte da América do Sul, NSA ). Ainda nesse trabalho, essas linhagens também foram obtidas em uma filogenia baseada somente em citocromo oxidase I (COI) e com a adição de mais um indivíduo de A. ochrocephala da Colômbia e dois da Venezuela, os quais foram agrupados no clado NSA. Esses autores levantaram a
hipótese de que a diversificação dessas linhagens teria sido causada pelo rio Amazonas que seria uma barreira geográfica e por refúgios pleistocênicos. No mesmo estudo, a presença de indivíduos de A. aestiva em clados com A. ochrocephala foi melhor investigada utilizando sequências de um íntron nuclear para um subconjunto de indivíduos, que indicou, sem suporte, o monofiletismo recíproco entre os táxons. Para investigar melhor essa questão de possível ausência de monofiletismo recíproco, Ribas et al. (2007) adicionaram 28 indivíduos de A. aestiva e A. ochrocephala da América do Sul à matriz de dados do trabalho anterior. O estudo, também baseado em sequências de mtDNA, recuperou os três principais clados descritos por Eberhard & Bermingham (2004) e, similarmente, todos os indivíduos de A. aestiva foram recuperados no clado da América do Sul, que é composto por duas linhagens: SA 1 - A. a. xantholaema (Ilha de Marajó), A. a. aestiva (Mato Grosso do Sul e Minas Gerais) e A. o. nattereri (leste da Bolívia); SA 2 - formado por A. o. nattereri (Acre e norte-leste da Bolívia), A. a. aestiva (Mato Grosso do Sul e Minas Gerais), A. a. xanthopteryx (Mato Grosso) e A. o. ochrocephala (Maranhão e Pará). Esse resultado indicou que, apesar de geograficamente próximos, indivíduos da Ilha do Marajó e Macapá ocorrem em clados distintos, indicando que o rio Amazonas poderia ter sido barreira entre as linhagens SA e não entre SA e o NSA como proposto por Eberhard & Bermingham (2004) (Ribas et al. , 2007). Alternativamente, os autores sugeriram que a hipótese dos refúgios não pode ser refutada como possível processo associado a essa diferenciação genética. Ainda neste estudo, o clado NSA foi encontrado na posição basal da filogenia, sugerindo que a área de distribuição ancestral de A. ochrocephala seria na porção norte da América do Sul e que uma posterior expansão e colonização poderia ter ocorrido desta região para o norte e para sul (Ribas et al., 2007). Posteriormente, Caparroz et al. (2009) realizaram um estudo filogeográfico mitocondrial desse complexo, incluindo mais amostras de A. aestiva , espécie analisada com mais ênfase nesse trabalho. A rede de haplótipos recuperou os mesmos agrupamentos (CA, NSA e SA) descritos anteriormente (Eberhard & Bermingham, 2004; Ribas et al., 2007). Foram encontrados 13 haplótipos para A. aestiva sendo que todos pertencem ao clado SA que, assim como em Ribas et al. (2007), seria composto por duas linhagens. A primeira composta por quase que exclusivamente por indivíduos da porção norte e leste da sua distribuição (Bahia, Minas Gerais,
Figura 2. Hipótese de um possível cenário de diversificação do complexo A. aestiva/A. ochrocephala. Fonte: Urantówka et al. (2014).
Diversos autores têm sugerido uma possível introgressão ou o sorteamento incompleto de linhagens como as principais causas da parafilia entre os táxons da América do Sul (Eberhard & Bermingham, 2004; Ribas et al. , 2007; Caparroz et al. , 2009; Urantówka et al. , 2014). Contudo, é necessário realizar estudos com mais marcadores para testar essas hipóteses de maneira mais robusta, uma vez que os estudos anteriores foram baseados principalmente no DNA mitocondrial.
Tendo em vista que os trabalhos anteriores foram baseados apenas em marcadores mitocondriais, o presente trabalho tem como objetivo reconstruir e analisar a história evolutiva e demográfica do complexo A. aestiva/A. ochrocephala em um contexto multilocos.
Além disso, no Brasil, A. aestiva é considerada um dos principais alvos de captura na natureza devido à sua capacidade de vocalização e carisma. Por esta razão, a espécie que, apesar de ser considerada como de baixa preocupação para conservação , está incluída no Plano de Ação Nacional para a Conservação de Papagaios da Mata Atlântica (PAN de Papagaios; Shunck et al. , 2011). Assim, o presente estudo contempla a ação 3 do anexo “Recomendações para a conservação do Papagaio-Verdadeiro ( A. aestiva )” do PAN de Papagaios (“Caracterizar o padrão filogeográfico e a estrutura genética do papagaio-verdadeiro em toda a sua área de distribuição”).
