Crédito Imagem: Javier Ábalos
Níveis variáveis de introgressão entre uma espécie ameaçada (Podarcis carbonelli) e espécies congenéricas altamente divergentes
Na imagem, Guilherme Caeiro Dias (foto cedida pelo próprio).
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Quem Sou?
Chamo-me Guilherme Caeiro Dias e sou licenciado em Biologia pela Universidade de Évora desde 2008. Desde 2010 desenvolvi a minha investigação (bolseiro de investigação) no Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos da Universidade do Porto (CIBIO-InBio). Obtive o mestrado em Biodiversidade, Genética e Evolução pela Universidade do Porto em 2011. Entre 2013 e 2015 a minha investigação foi desenvolvida entre o CIBIO-InBio e o Centre d’Écologie Fonctionnelle et Évolutive (CEFE) da Universidade de Montpellier (França) com uma breve passagem pelo Departamento de Ecologia e Evolução da Universidade de Lausanne (Suíça) em 2015, e a partir dai no CIBIO-InBio até 2019 (bolseiro de doutoramento e bolseiro de investigação). Sou doutourado em Biodiversidade, Genética e Evolução também pela Universidade do Porto desde 2018. Desde 2019 sou investigador (Post-doc) no Museu da Biologia do Sudoeste e Departamento de Biologia de Universidade do Novo México (E.U.A.). email de contacto: [email protected] |
O que investigo?
O foco da minha investigação é na área da genética populacional, hibridação e evolução do isolamento reprodutivo. Atualmente uso dados de sequenciação ‘RAD’ e ferramentas bioinformáticas para encontrar SNPs, desenvolver painéis de SNPs para ‘GT sequencing' e descobrir marcadores genético associados ao sexo em espécies de peixes não modelo para análises temporais de diversidade genética, a escalas microevolutivas recentes. Desde 2015 tenho usado dados de sequenciação ‘RAD’ em conjunto com marcadores genéticos obtidos por métodos “tradicionais”, como por exemplo sequenciação Sanger, para analises de diversidade genética e fluxo genético a nível populacional em várias espécies de lagartixas do complexo Podarcis hispanicus.
O foco da minha investigação é na área da genética populacional, hibridação e evolução do isolamento reprodutivo. Atualmente uso dados de sequenciação ‘RAD’ e ferramentas bioinformáticas para encontrar SNPs, desenvolver painéis de SNPs para ‘GT sequencing' e descobrir marcadores genético associados ao sexo em espécies de peixes não modelo para análises temporais de diversidade genética, a escalas microevolutivas recentes. Desde 2015 tenho usado dados de sequenciação ‘RAD’ em conjunto com marcadores genéticos obtidos por métodos “tradicionais”, como por exemplo sequenciação Sanger, para analises de diversidade genética e fluxo genético a nível populacional em várias espécies de lagartixas do complexo Podarcis hispanicus.
O complexo Podarcis hispanicus é um grupo de répteis formado por espécies morfologicamente parecidas, mas profundamente divergentes (tempos de divergência estimados entre 2.5 a 10 milhões de anos). Estudos anteriores1,2,3 demostraram a ocorrência de hibridação atual e durante a história evolutiva de várias destas espécies. Este foi o ponto de partida para o meu doutoramento, que pretendia, entre outros objetivos, identificar mecanismos de isolamento entre estas espécies e testar se esses mecanismos são semelhantes entre pares diferentes ou não. Para isso avaliámos o grau de isolamento reprodutivo usando SNPs obtidos por sequenciação ‘RAD’.
Na imagem, exemplares de machos de cada espécie estudada neste trabalho. Da esquerda para a direita: Podarcis carbonelli, Podarcis bocagei, Podarcis virescens, Podarcis guadarramae lusitanicus, Podarcis vaucheri. Créditos: Guilherme Caeiro-Dias.
É comum novas questões surgirem durante o decorrer de um projeto, à medida que se acumulam dados. Nós começámos a recolher amostras em 2013, e em 2015 tínhamos dados para sete zonas de contacto entre diferentes espécies. Quatro destas zonas de contacto envolviam a lagartixa-de-Carbonell (Podarcis carbonelli). Resultados preliminares revelaram a existência de híbridos em três dessas zonas de contacto, levantando as questões: será que a lagartixa-de-Carbonell hibrida com todas as espécies do mesmo género com as quais ocorre em simpatria? Poderá a hibridação ser uma ameaça à sua persistência, considerando o seu estatuto de conservação ‘em perigo’ de acordo com a IUCN e que contacta com pelo menos outra espécie deste género na maioria da sua distribuição?
Resultados da análise de componentes principais usando SNPs para cada zona de contacto (painéis a-d) e árvore esquemática da relação filogenética das linhagens que constituem o complexo Podarcis hispanicus, com as espécies analisadas em evidencia e os tempos para o ancestral comum mais recente representados (painel e). Figura 2 no artigo.
Da perspetiva da conservação, os efeitos negativos da hibridação na integridade do genoma das espécies ameaçadas motivam preocupações. Contudo, a hibridação introgressiva tem sido reconhecida como uma possível fonte de novas variantes genéticas favoráveis. Assim, neste estudo, pretendíamos comparar a eficiência do isolamento reprodutivo entre a lagartixa-de-Carbonell e as restantes espécies estudadas e avaliar o impacto da hibridação nesta espécie.
Os nossos resultados revelaram a existência de fluxo genético e isolamento reprodutivo incompleto na maioria dos casos analisados, mas uma dinâmica de hibridação variável, sugerindo interações entre várias barreiras reprodutivas, tanto intrínsecas como extrínsecas. O fluxo genético interespecífico parece ser ubíquo, mas nós encontramos evidências de que o isolamento reprodutivo é forte, sugerindo que a hibridação poderá ser uma característica na história evolutiva da lagartixa-de-Carbonell e não uma ameaça direta à sua conservação. Contudo os efeitos indiretos da hibridação, como o desperdício de esforço reprodutivo em populações pequenas e isoladas, poderá ser um problema para a sua persistência.
Um resultado interessante foi observar um grau de isolamento reprodutivo mais forte no par de espécies evolutivamente mais próximas e níveis mais elevados de introgressão entre as espécies mais distantes. No entanto, o par mais próximo tem uma distribuição em simpatria mais extensa e habitam exatamente no mesmo micro-habitat na zona de contacto analisada, enquanto o par menos relacionado exibe uma distribuição simpátrica mais restrita e maior segregação ao nível do micro-habitat. Estas circunstâncias sugerem que o reforço do isolamento reprodutivo (reinforcement em inglês) poderá ser um importante no processo de especiação, tanto nestas como nas restantes espécies do complexo Podarcis hispanicus. Esta questão será abordada num futuro próximo.
Consideramos que este estudo ajuda a compreender os potenciais efeitos da hibridação e introgressão em espécies ameaçadas, mas a avaliação das consequências da introgressão a nível genómico será crucial.
Pode ler o artigo completo aqui.
Os nossos resultados revelaram a existência de fluxo genético e isolamento reprodutivo incompleto na maioria dos casos analisados, mas uma dinâmica de hibridação variável, sugerindo interações entre várias barreiras reprodutivas, tanto intrínsecas como extrínsecas. O fluxo genético interespecífico parece ser ubíquo, mas nós encontramos evidências de que o isolamento reprodutivo é forte, sugerindo que a hibridação poderá ser uma característica na história evolutiva da lagartixa-de-Carbonell e não uma ameaça direta à sua conservação. Contudo os efeitos indiretos da hibridação, como o desperdício de esforço reprodutivo em populações pequenas e isoladas, poderá ser um problema para a sua persistência.
Um resultado interessante foi observar um grau de isolamento reprodutivo mais forte no par de espécies evolutivamente mais próximas e níveis mais elevados de introgressão entre as espécies mais distantes. No entanto, o par mais próximo tem uma distribuição em simpatria mais extensa e habitam exatamente no mesmo micro-habitat na zona de contacto analisada, enquanto o par menos relacionado exibe uma distribuição simpátrica mais restrita e maior segregação ao nível do micro-habitat. Estas circunstâncias sugerem que o reforço do isolamento reprodutivo (reinforcement em inglês) poderá ser um importante no processo de especiação, tanto nestas como nas restantes espécies do complexo Podarcis hispanicus. Esta questão será abordada num futuro próximo.
Consideramos que este estudo ajuda a compreender os potenciais efeitos da hibridação e introgressão em espécies ameaçadas, mas a avaliação das consequências da introgressão a nível genómico será crucial.
Pode ler o artigo completo aqui.
Artigo: Caeiro-Dias, G., Brelsford, A., Kaliontzopoulou, A. et al. Variable levels of introgression between the endangered Podarcis carbonelli and highly divergent congeneric species. Heredity (2020). https://doi.org/10.1038/s41437-020-00386-6
Este trabalho foi realizado por:
Guilherme Caeiro-Diasa: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal; Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal; CEFE, CNRS, University of Montpellier, University Paul Valéry Montpellier 3, EPHE, IRD, Montpellier, France.
Alan Brelsford: Department of Ecology and Evolution, University of Lausanne, Lausanne, Switzerland; Biology Department, University of California Riverside, California, USA.
Antigoni Kaliontzopoulou: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal.
Mariana Meneses-Ribeiro: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal.
Pierre-André Crochet: CEFE, CNRS, University of Montpellier, University Paul Valéry Montpellier 3, EPHE, IRD, Montpellier, France.
Catarina Pinho: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal.
Financiamento: GCD foi suportado por uma bolsa de doutoramento (SFRH/BD/89750/2012). AK e CP foram suportadas por contratos IF (IF/00641/2014/CP1256/CT0008 e IF/01597/2014/CP1256/CT0009, respetivamente) financiados pelo Programa Operacional Potencial Humano—Quadro de Referência Estratégico Nacional com fundos do Fundo Social Europeu e do Ministério da Educação e Ciência. PC foi financiado com uma bolsa ‘ANR’ (ANR-19-CE02-0011 – IntroSpec). A investigação foi financiada com fundos nacionais através dos projetos FCT: PTDC/BIA-BEC/102179/2008 – FCOMP-01-0124-FEDER-007062, através de fundos FEDER COMPETE; PTDC/BIA-EVL/28090/2017 – POCI-01-0145-FEDER-028090 e PTDC/BIA-EVL/30288/2017 – NORTE-01-0145-FEDER-30288 cofinanciado pelo NORTE2020 através de fundos Portugal 2020 e FEDER.
05.01.2021
Este trabalho foi realizado por:
Guilherme Caeiro-Diasa: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal; Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal; CEFE, CNRS, University of Montpellier, University Paul Valéry Montpellier 3, EPHE, IRD, Montpellier, France.
Alan Brelsford: Department of Ecology and Evolution, University of Lausanne, Lausanne, Switzerland; Biology Department, University of California Riverside, California, USA.
Antigoni Kaliontzopoulou: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal.
Mariana Meneses-Ribeiro: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal.
Pierre-André Crochet: CEFE, CNRS, University of Montpellier, University Paul Valéry Montpellier 3, EPHE, IRD, Montpellier, France.
Catarina Pinho: Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, CIBIO/InBio, Vairão, Portugal.
Financiamento: GCD foi suportado por uma bolsa de doutoramento (SFRH/BD/89750/2012). AK e CP foram suportadas por contratos IF (IF/00641/2014/CP1256/CT0008 e IF/01597/2014/CP1256/CT0009, respetivamente) financiados pelo Programa Operacional Potencial Humano—Quadro de Referência Estratégico Nacional com fundos do Fundo Social Europeu e do Ministério da Educação e Ciência. PC foi financiado com uma bolsa ‘ANR’ (ANR-19-CE02-0011 – IntroSpec). A investigação foi financiada com fundos nacionais através dos projetos FCT: PTDC/BIA-BEC/102179/2008 – FCOMP-01-0124-FEDER-007062, através de fundos FEDER COMPETE; PTDC/BIA-EVL/28090/2017 – POCI-01-0145-FEDER-028090 e PTDC/BIA-EVL/30288/2017 – NORTE-01-0145-FEDER-30288 cofinanciado pelo NORTE2020 através de fundos Portugal 2020 e FEDER.
05.01.2021
