Crédito Imagem: Javier Ábalos
Conseguem as populações adaptar-se ao aquecimento global?
Keywords: Aquecimento global; Evolução experimental; Adaptação; História Evolutiva; Drosophila subobscura;
Link para o projeto: https://ce3c.ciencias.ulisboa.pt/research/projects/ver.php?id=151 |
Quem Somos? Somos o grupo Adaptação Local em Drosophila e fazemos parte do cE3c – Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais. Mais aqui: https://ce3c.ciencias.ulisboa.pt/sub-team/local-adaptation-in-drosophila email de contacto: [email protected] O que investigamos? O nosso trabalho tem-se focado em tentar perceber como se processa a adaptação de populações a novos ambientes. Presentemente, estamos a estudar a evolução de populações do insecto Drosophila subobscura num cenário de aquecimento global. O principal interesse científico do projecto ADAPTCLIMWARM, que apresentamos abaixo, prende-se com o potencial evolutivo das populações em resposta a ambientes térmicos dinâmicos. |
O impacto do aquecimento global na biodiversidade é um dos maiores problemas da actualidade, sendo essencial prever a magnitude dos seus efeitos para definir de estratégias de conservação adequadas. Uma questão fundamental é perceber até que ponto as populações se conseguirão adaptar com a rapidez necessária de modo a acompanhar as mudanças ambientais a que estão sujeitas. Uma abordagem evolutiva, num cenário de alterações climáticas, é assim da maior importância, permitindo tomar decisões mais bem informadas nas políticas de conservação.
No projecto ADAPTCLIMWARM (PTDC/BIA-EVL/28298/2017) estamos a analisar as alterações evolutivas de populações sujeitas a diferentes ambientes térmicos, recorrendo à evolução experimental - evolução em tempo real, sob condições laboratoriais controladas. Drosophila subobscura é um excelente modelo para estudar adaptação térmica. Estudos nesta espécie documentaram alterações evolutivas a nível mundial previstas pelo aquecimento global, respostas evolutivas a eventos climáticos extremos e, ainda, variação latitudinal e sazonal na frequência de inversões cromossómicas relacionadas com resposta a alterações térmicas (Rezende et al. 2010).
Neste projecto utilizamos populações de D. subobscura derivadas de latitudes contrastantes (Portugal e Holanda) que já se encontram adaptadas às condições gerais de laboratório (Simões et al. 2017), nomeadamente à temperatura constante de 18ºC. Pretende-se, agora, caracterizar a resposta evolutiva destas populações num ambiente de aquecimento global. Para isso serão sujeitas a três regimes térmicos distintos: (1) aquecimento global, com flutuação circadiana (diária), aumento de temperatura média (0.2ºC) e amplitude térmica (0.5ºC) entre gerações, (2) flutuação circadiana, com temperatura circadiana flutuante e ciclo constante ao longo das gerações e (3) controlo, regime de temperatura constante (ver Figuras 1 e 2).
No projecto ADAPTCLIMWARM (PTDC/BIA-EVL/28298/2017) estamos a analisar as alterações evolutivas de populações sujeitas a diferentes ambientes térmicos, recorrendo à evolução experimental - evolução em tempo real, sob condições laboratoriais controladas. Drosophila subobscura é um excelente modelo para estudar adaptação térmica. Estudos nesta espécie documentaram alterações evolutivas a nível mundial previstas pelo aquecimento global, respostas evolutivas a eventos climáticos extremos e, ainda, variação latitudinal e sazonal na frequência de inversões cromossómicas relacionadas com resposta a alterações térmicas (Rezende et al. 2010).
Neste projecto utilizamos populações de D. subobscura derivadas de latitudes contrastantes (Portugal e Holanda) que já se encontram adaptadas às condições gerais de laboratório (Simões et al. 2017), nomeadamente à temperatura constante de 18ºC. Pretende-se, agora, caracterizar a resposta evolutiva destas populações num ambiente de aquecimento global. Para isso serão sujeitas a três regimes térmicos distintos: (1) aquecimento global, com flutuação circadiana (diária), aumento de temperatura média (0.2ºC) e amplitude térmica (0.5ºC) entre gerações, (2) flutuação circadiana, com temperatura circadiana flutuante e ciclo constante ao longo das gerações e (3) controlo, regime de temperatura constante (ver Figuras 1 e 2).
Figura 1. As populações PT (Sintra, Portugal) e NL (Groningen, Holanda) foram tri-replicadas em laboratório após fundação a partir das populações naturais e mantidas a 18ºC durante 70 gerações. Cada população deu origem a três outras que, desde então, são sujeitas a três regimes térmicos distintos: (1) aquecimento global, (2) flutuação circadiana, e (3) controlo. Estes regimes serão mantidos pelo menos durante 25 gerações.
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Figura 2. Perfil diário de temperatura dos regimes térmicos ao fim de 25 gerações. As populações controlo mantém a temperatura constante de 18ºC. No regime de flutuação circadiana a temperatura varia diariamente entre os 15 e os 21ºC, mantendo o mesmo perfil. No regime de aquecimento global, ao fim de 25 gerações, a temperatura variará diariamente entre os 13 e os 32ºC.
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- Será que as populações se conseguem adaptar rapidamente ao stress térmico?
- Que genes e mecanismos biológicos estarão implicados nessa resposta evolutiva?
- Qual o impacto da diferente história das populações na sua capacidade adaptativa ao stress térmico?
- A presença de diferentes inversões cromossómicas condiciona a adaptação térmica?
Este projecto apresenta particularidades muito relevantes para a problemática das alterações climáticas:
(1) testa empiricamente, para além do aumento médio da temperatura, um dos maiores efeitos do aquecimento global, o aumento da amplitude térmica, aspeto bastante negligenciado noutros estudos;
(2) analisa a evolução de populações da mesma espécie com histórias evolutivas contrastantes na natureza. Este ponto é particularmente relevante, já que é fundamental que estudos do impacto das alterações climáticas na biodiversidade tenham em conta a variação entre populações.
Em resumo, o ADAPTCLIMWARM estuda o potencial evolutivo das populações na resposta ao aquecimento global, num ambiente rigoroso e altamente controlado. Esta experiência foca as duas principais características do aquecimento global: o aumento da temperatura média e da amplitude térmica. Aumentos graduais impostos nestas duas variáveis térmicas (média e amplitude) permitirão testar, em tempo real, o potencial adaptativo das populações na resposta a perturbações ambientais actuais, contribuindo para melhores previsões da distribuição futura da biodiversidade no planeta.
Santos MA, Carromeu-Santos, A, Quina, AS, Matos M, Simões P
cE3c – Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal
CESAM UL - Departmento de Biologia da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa & CESAM, Lisboa, Portugal
Referências bibliográficas
- Rezende E, Balanyà J, Rodríguez-Trelles F et al (2010) Climate change and chromosomal inversions in Drosophila subobscura. Clim Res 43: 103-114
- Simões P, Fragata I, Seabra SG et al (2017) Predictable phenotypic, but not karyotypic, evolution of populations with contrasting initial history. Scientific Reports 7: 913
Agradecimentos
Este estudo é financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) através do projecto ADAPTCLIMWARM (PTDC/BIA-EVL/28298/2017). Os autores gostariam de agradecer ao Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (cE3c), financiada pela FCT (UID/BIA/00329/2013), pelo apoio para a execução do projecto.
03.11.2019