Genoma de formiga reescreve história do istmo do Panamá

Análise genética sugere que conexão entre as Américas emergiu milhões de anos antes do que se pensava.

Carrie Arnold para a Nature
Traduzido por Wesley Santos para o Do Nano ao Macro


A colisão de placas tectônicas no passado acabaram emergindo uma estreita faixa de terra do fundo do oceano que separava a América do Norte da América do Sul, formando o istmo do Panamá. Um estudo mostrou agora que isso ocorreu milhões de anos antes do que os cientistas acreditavam até agora.

Evolucionistas e dados de genética de populações das formigas do gênero Eciton, que só podem caminhar em terreno seco, mostraram que o istmo do Panamá se formou entre quatro a oito milhões de anos atrás. A pesquisa, publicada em 25 de outubro de 2016 no Molecular Ecology, mudou a ideia de que a ligação entre os continentes não ocorreu mais do que três milhões de anos atrás.

“Nossos dados genômicos formam uma evidência muito forte de que essas formigas atravessaram essa região [o istmo] muito antes no tempo que o modelo da simples emergência de terra na região sugeria”, disse Corrie Moreau, curadora assistente do Field Museum em Chicago, EUA e co-autora do estudo. Ela observa que recentes estudos geológicos também apontavam que o istmo poderia ter emergido antes de três milhões de anos atrás.

Moreau começou o estudo como uma tentativa de entender a diversidade das formigas, que são os maiores predadores e muitas florestas tropicais da América Latina, logo se viu no meio de uma controversa geológica. As formigas rainhas e trabalhadoras não possuem asas, o que as torna incapazes de viajar através da água. As novas colônias são formadas apenas quando uma rainha organiza metade da colônia original e as realoca a uma grande distância de dispersão.

“Ela trabalhou com a espécie perfeita para esse estudo”, disse Brian Fisher, entomólogo da Academia de Ciências da Califórnia, São Francisco.

Genética e geologia colidem
Moreau e seus colegas usaram uma técnica chamada de ‘genotipagem’ para sequenciar pequenos fragmentos de DNA do genoma de múltiplos indivíduos de todos as nove espécies do gênero Eciton, que são encontrados do Brasil ao sul do México. Isso permitiu aos pesquisadores compararem as variações genética entre as espécies e as diferenças individuais entre os indivíduos da mesma espécie.

Camilo Montes, geólogo da Universidade dos Andes, em Bogotá, Colômbia, notou que a data da formação do istmo sugerido pelo estudo genético com as formigas estava condizendo com os resultados que ele obteve ao datar urânio em cristais de zircônio preservados em rochas próximas ao istmo. “Esses dados moleculares são completamente diferentes de nossos resultados geológicos. Isso fornece uma outra forma de ver como esses eventos ocorreram, que faz o estudo ser tão importante”, ele disse.

Outra recente evidência biológica e geológica também sugere que o istmo emergiu antes, através de um processo mais complexo. A evidência inclui fósseis de dentes de macacos ancestrais, que sugere que esses primatas atravessaram essa região entre os continentes cerca de 18 milhões de anos atrás. E fósseis de 20 milhões de anos encontrados durante a escavação do novo Canal do Panamá em 2012 também desafiam a data aceita para o istmo.

Ainda assim, esses resultados não irão encerrar o debate entre geólogos. Fisher observa que um grupo irmão das formigas Eciton, as Neivamyrmex, são capazes de atravessar o Caribe, talvez pegando carona em grandes furacões ou deslizamentos de terra. Isso permite deixar a opção aberta para as formigas Eciton também, já que a distância entre os dois continentes é relativamente pequena.

Anthony Coates, geólogo do Instituto de Pesquisa Tropical do Smithsonian na Cidade do Panamá é cético para qualquer evidência de que o istmo do Panamá tenha mais de três milhões de anos. “Há uma série de investigações em diferentes disciplinas as quais todas convergem para o mesmo número ao redor de três milhões de anos atrás. É uma evidência extremamente forte”, ele disse.

As linhas de batalhas geológicas, ao que tudo indica, foram formadas. Se elas podem formar um ‘istmo ideológico’ similar à forma física talvez teremos que esperar um pouco mais para ver.

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Veja a matéria original, em inglês.

Imagem por João P. Burini no Flickr.

Andorinhões quebram recorde ao voar por 10 meses sem pousar

Essas aves gastam a maior parte de suas vidas com as asas abertas.

Por Ramin Skibba para a Nature.
Traduzido por Wesley Santos para o Do Nano ao Macro.


Alguns andorinhões gastam 10 meses voando sem nenhuma pausa durante esse tempo, batendo um recorde de voo que invejaria Amelia Earhart[1] e Charles Lindbergh[2]. Pesquisadores reportaram esses longos voos, que ocorrem durante a migração dessas aves entre a Escandinávia e a África central, em um artigo publicado dia 27 de outubro de 2016 no periódico Current Biology.

Ornitólogos e observadores de pássaros especularam sobre as proezas da longa distância dos andorinhões comuns (Apus apus) desde a década de 1960. Pessoas viam esses pássaros encherem os céus da Libéria, por exemplo, mas não encontravam nenhum ninho ou espaço para repouso para esses pássaros pousarem.

Os cientistas usaram tags que possuíam pequenos registradores de dados e acelerômetro que eram presos nessas aves de 40 gramas para registrara suas rotas e atividade de voo durante sua jornada anual. O grupo de pesquisadores acompanharam 13 aves individualmente, alguns por várias estações, começando e terminando seus criadouros na Suécia.

Os pesquisadores viram que algumas aves fazem um breve pouso noturno durante o inverno, mas permanecem 99% do tempo no ar. Três aves que eles acompanharam não pousaram em nenhum momento durante 10 meses.

“Esses voos de longa duração confirmam aquilo que todo mundo suspeitava”, disse Felix Liechti, do Instituto de Ornitologia Suiço em Sempach.

Outro estudo que acompanhou a rota migratória
de andorinhões que partiram da Inglaterra.
Feito para ir longe
Outros pássaros podem ficar voando por longos períodos de tempo. Os andorinhões alpinos (Tachymarptis melba) voa sem parar por meio ano durante a migração. E a fragata-grande (Fragata minor) que sai da costa do Equadoe e voa por dois meses sem pousar para forragear alimento no oceano. Esses pássaros podem até mesmo dormir enquanto voam. Mas os andorinhões estão em grupo próprio.

“Os andorinhões evoluíram para serem excelentes voadores, com o corpo aerodinâmico e asas longas e estreitas, o que gera uma força de sustentação de baixo custo energético”, disse Anders Hedenströn, biólogo da Universidade de Lund na Suécia e co-autor do trabalho. Essas aves podem até mesmo comer enquanto voam, capturando aleluias[3], aranhas em voo[4] e outros insetos voadores.

Hedenström disse também que os andorinhões estão adaptados a um estilo de vida de baixa energia, mas o grupo ainda não soube responder se essas aves dormem enquanto estão nos céus. “Muitos animais sofrem bem menos a perda de sono”, disse Niels Rattenborg, neurobiólogo do Instituto Max Planck para Ornitologia em Seewiesen, Alemanha. “Mas essas aves devem ter encontrado algum truque através da evolução que lhes permitiram sobreviver com muito menos sono”.

E se não fosse a evolução dos dispositivos de rastreamento, os segredos dessas pequenas aves poderiam permanecem em completo mistério. “Como a tecnologia continua a diminuir em tamanho, está permitindo usar em espécies cada vez menores e revelando mais sobre essas proezas migratórios fascinantes”, disse Bill Deluca, ecologista da Universidade de Massachusetts.

Veja a matéria no original.

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Uma coisa que não havia me atentado enquanto lia o texto mas que um usuário comentou no site da Nature é “ok, eles comem durante o voo, mas e para beber?”. Ramin Skibba, autor da matéria, “acredita que eles bebam a água que condensa em suas asas, sobretudo quando voam pela Libéria”. Embora ele não cite de onde tirou, a ideia faz sentido, visto que muitos animais de deserto obtém a água ao se acumular no corpo. Talvez algum ornitólogo ou outro especialista em vida selvagem pode elucidar essa questão para nós.

Afinal de contas, são dez meses voando... mais de 7 mil quilômetros. Não é para qualquer um...

Rodapé (notas de tradução):
[1]: a americana Amelia M. Earhart foi a primeira mulher a voar sozinha sobre o oceano Atlântico e foi uma defensora dos direitos femininos. Ela desapareceu ao tentar voar ao redor do mundo em 1937 e nunca fora encontrada. Tentativas realizadas por décadas nunca chegaram a um consenso sobre o que ocorreu quando ela estava sobrevoando o Pacífico.

[2]: outro americano, Charles A. Lindbergh, foi um famoso piloto ao voar sem paradas entre EUA e França em 1927.

[3]: as aleluias são a forma alada dos cupins, que saem em revoadas para a colonização de novos ambientes. Também podem ser chamados de cupins voadores, ararás e tantos outros nomes pelo Brasil.

[4]: sim, algumas espécies de aranhas voam. Na realidade elas se dispersam ao sabor dos ventos ao criar uma rede com seus fios de tecer a teia, que acabam sendo levados pelo vento como balões (daí o nome em inglês, ballooning spiders). Elas podem ser levadas de uma árvore a outra ou até mesmo a grandes distâncias em áreas abertas.

Imagem que abre a postagem por Oxford Today e o mapa por British Trust for Ornithology.

Um clique para a natureza!


Macacos-aranha (Ateles sp) dormindo durante uma tarde chuvosa na Fundação Jardim Zoológico de Brasília (Zoo Brasília) no começo de outubro de 2016 durante uma visita técnica que realizei para meu projeto de doutorado.

Imagem feita por mim, protegido por Creative Commons (CC).

[vídeo] Animais extintos

Apesar de não oficial, muitos cientistas usam o termo 'antropoceno' para marcar o período geológico
o qual o impacto da atividade humana marcou a paisagem para sempre. 

Desde o alvorecer da humanidade a nossa espécie se tornou especialista em modificar o ambiente ao seu bel prazer. Isso começou a ocorrer por volta de 12 a 10 mil anos atrás, quando o homem começou a cuidar de animais e a plantar pela primeira vez. A Revolução Agrícola permitiu que o homem se assentasse, construindo grandes conglomerados de pessoas que antes seria impossível de manter.

A prática de caçar animais persistiu na espécie humana, mesmo não tendo mais a necessidade de caçar o alimento graças à pecuária. Caçar animais para usá-los em práticas religiosas diversas, como divertimento ou como um alimento exótico sempre foram considerados normais. Infelizmente essas práticas trouxeram o fim para muitas espécies.

* * *

A maior parte da vida biológica se adaptou a uma determinada condição do ambiente. Os ursos- polares, por exemplo, uma espécie vulnerável[1], se adaptou ao ambiente gélido do ártico. O mico-leão-dourado, em perigo de extinção, são encontrados na Mata Atlântica. Os pombos, por sua vez, são encontrados em todo o mundo e é uma espécie que não oferece preocupação quanto ao seu estado de conservação.

As duas primeiras espécies estão na lista de animais ameaçados de extinção pelos mesmos motivos (mesmo vivendo tão distantes um do outro): a ação do homem. No ártico, a pele do urso-polar é um material visado por caçadores, somado ao fato do ambiente onde a maior parte da população vive em áreas de interesse na exploração do petróleo e gás natural. Já a Mata Atlântica do mico-leão-dourado foi quase completamente devastada, restando alguns trechos no litoral brasileiro.

Já o pombo, se adaptou muito bem ao ambiente urbano da espécie humana. E como não faltam cidades no mundo, podemos dizer que o habitat natural do pombo deixou de ser o ambiente silvestre e passou a ser o ambiente urbano.

Infelizmente a maioria das espécies não conseguem se adaptar a novos ambientes, por imposição geográfica ou biológica. Muitas espécies não conseguem se reproduzir mais rápido que do são capturadas. Esses fatores somados levam à triste estrada das espécies que não voltaremos a ver nunca mais.

Existem registros raros de animais que não existem mais que foram capturados logo nos primeiros anos da gravação de vídeos criado pelo homem. O vídeo abaixo apresenta algumas espécies que foram registrados no século passado e que, infelizmente, não estão mais conosco.


As espécies apresentadas no vídeo são:

  1. Galinha-de-charneca (heath hen[2]): vivia na América do Norte. Eram animais comuns durante o período colonial americano. Por sua semelhança a uma galinha comum, foi caçada exaustivamente para alimentação. Extinta em 1932.
  2. Tilacino (thylacine): mais conhecido como lobo-da-tasmânia, era natural da Oceania. O último exemplar vivo era de um zoológico, que viveu até 1936. Relatos de que o animal fora encontrado nos últimos anos reacendeu a esperança de biólogos, mas nada foi confirmado.
  3. Codorniz-de-Laysan (Laysan crake): viveu no Havaí. Mudanças no ambiente e a guerra levaram a extinção da espécie em 1944.
  4. Sapo-dourado (golden toad): vivia em pequenas regiões da Costa Rica, na América Central. A última vez visto foi em 1989. Acredita-se que as mudanças climáticas alteraram o frágil ecossistema onde o sapo vivia.
  5. Golfinho-branco (Baiji dolphin): em 2006, após semanas de buscas no rio Yang-Tsé chinês, a espécie foi declarada extinta. Entretanto relatos de avistamento do mamífero colocaram em xeque a afirmativa de extinção. Atualmente a espécie é declarada como 'em perigo crítico', um passo para ser declarada extinta[3].
  6. Rinoceronte-negro-ocidental (western black rhino): extinto oficialmente em 2011, a espécie era geneticamente diferente de outras espécies de rinocerontes africanos. Viviam no Camarões e nenhum outro indivíduo foi encontrado desde então.
No final aparece uma longa lista de animais que foram extintos desde o início do século XX até então. É impressionante o impacto que as mudanças causadas por nós está deixando para as futuras gerações.

Hoje assistimos no vídeo acima espécies que sobreviveram no registro histórico. Será que no futuro outros vídeos serão mostrados a nossos filhos e netos de animais que ainda existem entre nós?


Rodapé:
[1]: a União Internacional de Conservação tem uma lista que classifica as espécies entre extintos, ameaçados ou de baixo risco (com subclassificações dentro desses três principais). Diversos fatores são levados em consideração no momento de inserir ou não alguma espécie como ameaçada de extinção. Veja aqui as classificações do estado de conservação.

[2]: algumas espécies não possuem tradução para o português e foram adaptados, em tradução livre.

[3]: antes da extinção completa, a espécie pode ser encontrada em zoológicos e centros de conservação. Existe a classificação de 'espécie extinta na natureza', que pode ocorrer em alguns casos.

Imagem que abre a postagem. Veja a carta estratigráfica do tempo geológico aqui.

DNA neandertal afeta diferenças étnicas em resposta imune

Dois estudos de expressão de genes poderia explicar o motivo das pessoas com descendência africana a responder mais fortemente à infecção e são mais propensas a doenças autoimunes

Sara Reardon, para a Nature
Traduzido por Wesley Santos para o Do Nano ao Macro

DNA neandertal nos europeus pode influenciar na resposta imune[1].

O DNA adquirido graças aos nossos encontros com neandertais pode explicar o por quê dos descendentes europeus responderem de forma diferente à infecções que os descendentes africanos, de acordo com dois estudos. Os achados podem elucidar o motivo dos descendentes africanos serem mais propensos a doenças autoimunes causadas por uma superatividade do sistema imune.

Em um artigo publicado em 20 de outubro no periódico Cell, o geneticista Luis Barreiro da Universidade de Montreal no Canadá e seus colegas coletaram amostras de sangue de 80 afro-americanos e 95 descendentes de europeus. De cada amostra, eles isolaram um tipo de célula do sistema imune chamada macrófagos (que englobam e destroem bactérias) e as cresceram em placas. Depois as infectaram com dois tipos de bactérias e mediram a resposta das células à infecção. Os macrófagos dos afro-americanos mataram as bactérias três vezes mais rápido que os euro-americanos.

A pesquisa então mediu a mudança da expressão gênica em resposta à infecção. Cerca de 30% de aproximadamente 12 mil genes que eles testaram expressaram de forma diferente entre os dois grupos, mesmo antes da infecção. E muitos desses genes os quais as atividades mudaram durante a resposta imune possuem sequências que são muito similares entre europeus e neandertais, mas não nos africanos.

Mistura imune
Barreiro suspeita que quando os humanos modernos deixaram a África pela primeira vez – algo entre 100 mil e 60 mil anos atrás – eles tiveram que se adaptar a um diferente grupo de patógenos que existiam no continente europeu. Relações sexuais com os neandertais e respondendo sua própria resposta imune diferente acabou ajudando-os a combater melhor com os novos tipos de infecção que eles encontraram na Europa.

Já o segundo estudo o geneticista de populações Lluis Quintana-Murci e seus colegas do Instituto Pasteur em Paris coletaram amostras de 200 pessoas que vivem na Bélgica, metade deles sendo descendentes africanos e a outra metade de descendência europeia. Os pesquisadores cultivaram um tipo diferente de célula imune, os monócitos, em placas e as infectaram com bactérias e vírus. Novamente os dois grupos mostraram diferenças nas atividades de numerosos genes, e os variantes genéticos parecidos com os neandertais no grupo de descendência europeia desempenharam um papel importante em alterar a resposta imune. A diferença foi especialmente nítida em como os dois grupos responderam à infecção viral.

Paul Norman, imunogeneticista da Universidade de Stanford na Califórnia, disse que os dois estudos fugiram do lugar-comum ao olhar como o nível de expressão gênica difere na resposta imune, mesmo quando comparado com a sequência do genoma do indivíduo. Normam agora espera ver outros estudos repetindo em mais tipos celulares.

O sistema imune tende a evoluir rapidamente já que as infecções produzem pressões evolutivas imediatas, disse a bioinformata Janet Kelso do Instituto Max Planck para Antropologia Evolutiva em Leipzig, Alemanha. Então faz sentido que os ancestrais europeus tivessem mantido alguma vantagem que eles adquiriram com os neandertais. “Há uma valorização agora da contribuição veio de várias fontes e os humanos arcaicos é apenas uma”, ela disse.

Gatilho por trás da mudança
Kelso disse que os estudos não mostram o que levou a evolução – como um surto viral na Europa, por exemplo. Para algumas doenças, como a tuberculose, uma baixa resposta imune ajuda a sobreviver e os humanos modernos na Europa adotaram traços neandertais que os ajudaram a passar por isso. “Talvez a coisa mais importante é viver em paz com os microorganismos”, disse Quintana-Murci.

Uma resposta exagerada do sistema imune pode explicar o porquê as mulheres afro-americanas, por exemplo, são três vezes mais propensas a desenvolver lúpus autoimune que as mulheres americanas brancas, disse Barreiro. A diferença parecem persistir independentemente das condições socioeconômicas e de outros fatores ambientais como fumo e dieta, embora provavelmente desempenhem algum papel no mecanismo. Determinar o quanto desses papel é devido à genética poderá ajudar os cientistas a trazer à tona o papel dos fatores ambientais, permitindo guiar os esforços em saúde pública.

Norman disse que mais pesquisas poderiam incluir amostras biológicas e de genoma de diferentes grupos étnicos. Cerca de 80% das pessoas incluída em estudos de associação genômica ampla são de origem europeia e um comentário publicado no site do periódico Nature no começo de outubro de 2016 chamou para a necessidade de mais diversidade racial nos bancos de dados genômicos. Norman disse que os últimos estudos mostraram o quão útil essa diversidade pode ser elucidativa nos papéis das doenças. “Nós precisamos olhar para as populações africanas também, não apenas por que algumas doenças afetam de forma pior os africanos, mas também podemos obter melhores respostas”.

Veja o texto original, em inglês.

Rodapé:
[1]: curiosamente, durante a busca por uma imagem para ilustrar a postagem, me deparei com o texto da Science reportando que DNA neandertal nos humanos modernos parece estar associado a um maior risco de alergias e depressão. Pode render mais uma tradução aqui! =D

Imagem por Science.