postado em 17/11/2017 06:00
Um dos mais dramáticos exemplos da extinção de uma espécie devido à ação humana, o pombo passageiro (Ectopistes migratorius) entrou para a história pela sua imensa população na América do Norte, onde viviam até 5 bilhões de exemplares, e devido ao massacre em massa ao qual foi submetido. Em 1900, ele desapareceu por completo da natureza. Contudo, ainda é um mistério o porquê de essa ave não ter sido capaz de sobreviver ao menos em pequenos e isolados bandos. A resposta a essa pergunta tem importantes implicações para os estudos de genética populacional.
Agora, um estudo publicado na revista Science sugere que o pombo passageiro era bem adaptado para viver em grupos grandes, mas pouco afeito a populações pequenas. A mudança drástica no número de espécimes ocorreu tão rapidamente que o animal não teve tempo de se adequar à nova realidade. ;O pombo passageiro realmente se saiu muito bem ao longo de dezenas de milhares de anos e subitamente foi extinto. Paradoxalmente, sua população enorme pode ter sido um fator em sua extinção;, diz a autora correspondente do artigo, Beth Shapiro, professora de ecologia e biologia evolutiva na Universidade da Califórnia (UC) em Santa Cruz.
A equipe de Shapiro investigou a diversidade genética dos pombos usando DNA recuperado de espécimes de museus. Os pesquisadores confirmaram observações anteriores sobre a diversidade genética notavelmente baixa na população desse animal. Mas, enquanto os primeiros cientistas viram evidências de uma população instável que flutuou entre altos e baixos, o novo estudo chegou a conclusões muito diferentes.
;O que fizemos, e que os estudos prévios não fizeram, foi avaliar a variação na diversidade por todo o genoma. Descobrimos que não era apenas inferior ao esperado em geral, também era mais variável, e pudemos visualizar onde essas regiões de alta e baixa diversidade se encontram no DNA do pombo passageiro;, explica a primeira autora, Gemma Murray, pesquisadora do pós-doutorado no Laboratório de Paleogenomia da UC Santa Cruz. A análise revelou padrões no genoma da ave, indicando que a baixa diversidade genética foi resultado da seleção natural, causando o rápido espalhamento de mutações benéficas através da população e a eliminação das variantes ruins.
Os pesquisadores não encontraram esse mesmo padrão de diversidade genética na pomba-de-coleira-branca, o ;primo; mais próximo do passageiro que tem uma pequena população de 2 milhões de pássaros nativos no oeste norte-americano. ;Quando olhamos para as taxas de evolução adaptativa e de seleção purificadora (quando mutações ruins são eliminadas) em ambas as espécies, encontramos evidências de que a seleção natural resultou tanto na rápida taxa de adaptação quanto na rápida eliminação de variantes deletérias nos pombos passageiros. Isso é exatamente o que você espera ver se a seleção está causando diferenças na diversidade genética;, diz Murray.
Recombinações
Quando uma mutação benéfica se espalha por uma população, ela carrega pedaços adjacentes do DNA. Dessa forma, as gerações subsequentes não só vão ter as boas mutações, mas partes inteiras idênticas do genoma. Essas regiões de baixa diversidade podem ser rompidas por recombinação, processo no qual os cromossomos pareados trocam seções de DNA durante a formação de ovos e esperma (o que explica por que os pais não transmitem cópias exatas de seus cromossomos para a prole).
A recombinação tende a ocorrer menos frequentemente no centro dos cromossomos do que nas extremidades, característica especialmente pronunciada em pássaros. No genoma do pombo passageiro, os pesquisadores descobriram que áreas de baixa diversidade genética estavam no meio do cromossomo, enquanto que as de alta diversidade, no fim. ;Nas extremidades dos cromossomos, nada é levado com as mutações benéficas por causa da alta taxa de recombinação;, explica Shapiro.
Quando os pesquisadores analisaram os tipos de genes que indicavam evidências de evolução adaptativa, encontraram muitos que poderiam estar relacionados a aspectos da ecologia dos pombos passageiros e a demandas de viver em grandes bandos. Entre os 32 genes com forte evidência de relação com essa característica estavam aqueles associados ao sistema imunológico e à redução do estresse ; populações grandes e densas tendem a ter uma grande carga de doença e estresse social ; e com a capacidade de comer certos alimentos em grandes quantidades. Essas descobertas estão consistentes com a ideia de que a adaptação do pompo a grandes bandos pode ter a ver com a redução populacional. ;Além disso, não encontramos nenhuma evidência de que a população era instável antes de as pessoas começarem a caçá-los;, conta Murray.
"O pombo passageiro realmente se saiu muito bem ao longo de dezenas de milhares de anos e subitamente foi extinto. Paradoxalmente, sua população enorme pode ter sido um fator em sua extinção;
Beth Shapiro, professora de ecologia e biologia evolutiva na Universidade da Califórnia (UC) em Santa Cruz e uma das autoras do estudo
5 bilhões
Estimativa de exemplares de pombos passageiros que viveram na América do Norte. As aves foram extintas no início do século passado
Contribuição à genética populacional
O estudo conduzido na Universidade da Califórnia (UC) em Santa Cruz também tem importantes implicações teóricas para os geneticistas populacionais. A teoria da população prediz que as espécies com grandes populações devem ter uma diversidade genética maior do que aquelas com populações menores, mas essa teoria pressupõe que a maioria do genoma está evoluindo ;de forma neutra; por derivação genética, acumulando mutações aleatórias, sem efeitos benéficos nem deletérios.
Os geneticistas populacionais usam modelos que assumem a evolução neutra para fazer inferências sobre a história de uma população. ;Costuma-se assumir que, se uma espécie tem baixa diversidade genética, houve um gargalo populacional em algum momento de seu passado;, diz Gemma Murray, pesquisadora do pós-doutorado no Laboratório de Paleogenomia da universidade e primeira autora do artigo divulgado nesta semana na revista Science.
Mas as previsões teóricas sobre a relação entre tamanho da população e diversidade genética não são confirmadas no mundo real. Isso é conhecido como o paradoxo de Lewontin (em referência ao biólogo evolutivo Richard Lewontin) e, de acordo com Beth Shapiro, professora de ecologia e biologia evolutiva na UC em Santa Cruz, pode ocorrer porque a seleção natural é mais eficiente em populações maiores, tornado inválido o modelo de evolução neutra. A seleção natural prevê uma maior influência nas grandes populações tanto porque as mutações muito benéficas são mais propensas a surgir e também porque, em populações pequenas, os eventos aleatórios têm um efeito maior sobre o se que passa para a próxima geração.
Evidências que apoiam essa explicação para o paradoxo de Lewontin foram apresentadas em 2015 por Russell Corbett-Detig, professor assistente de engenharia biomolecular da mesma universidade e coautor do novo artigo. O pombo passageiro e o pombo de bandas, espécies similares, mas com tamanhos de população muito diferentes, ofereceram uma oportunidade perfeita para testar a ideia, disse Shapiro.
;A interação entre o cenário de recombinação e o enorme tamanho da população de pombos passageiros nos permite ver o que está por trás do paradoxo de Lewontin;, afirma a autora correspondente do arquivo. ;Na maioria das espécies, provavelmente é seguro assumir que a maioria do genoma está evoluindo de forma neutra, mas, para espécies com populações muito grandes, isso é mais hesitante. Essas ferramentas que usam a diversidade genética para fazer inferências sobre mudanças históricas no tamanho da população não funcionam para o pombo passageiro.;