Nova
árvore genealógica de aves é reconstruída
com tecnologia de ponta, abrangendo 93 milhões de
anos
O
estudo revelou padrões na história evolutiva
das aves após a extinção em massa que
eliminou os dinossauros há 66 milhões de anos
12/09/2024 – Uma equipe
internacional de cientistas conseguiu construir a maior
e mais detalhada árvore genealógica de aves
até hoje. Esse gráfico intrincado abrange
93 milhões de anos de relações evolutivas
entre 363 espécies de aves, representando 92% de
todas as famílias aviárias. O avanço
foi alcançado graças a métodos computacionais
desenvolvidos por engenheiros da Universidade da Califórnia
em San Diego, utilizando os recursos avançados de
supercomputação da universidade no San Diego
Supercomputer Center. Essas tecnologias permitiram a análise
de grandes quantidades de dados genômicos com alta
precisão e velocidade, possibilitando a construção
da árvore genealógica mais abrangente já
criada.
Detalhado em dois artigos
publicados em 1º de abril na Nature e no Proceedings
of the National Academy of Sciences (PNAS), o estudo revelou
padrões na história evolutiva das aves após
a extinção em massa que eliminou os dinossauros
há 66 milhões de anos. Os pesquisadores identificaram
aumentos no tamanho efetivo da população,
nas taxas de substituição e no tamanho relativo
do cérebro nas primeiras aves, oferecendo novos insights
sobre os mecanismos adaptativos que impulsionaram a diversificação
aviária após esse evento crucial. Um dos artigos,
publicado na PNAS, revelou que flamingos e pombas estão
menos relacionados do que as análises genômicas
anteriores sugeriam.
Esse trabalho faz parte
do Projeto Bird 10.000 Genomes (B10K), um esforço
liderado pela Universidade de Copenhague, Universidade de
Zhejiang e UC San Diego, que visa sequenciar genomas de
aproximadamente 10.500 espécies de aves existentes.
Siavash Mirarab, professor de engenharia elétrica
e de computação na Escola de Engenharia Jacobs
da UC San Diego, explicou que o objetivo é reconstruir
toda a história evolutiva das aves. Ele é
coautor sênior do artigo na Nature e primeiro e coautor
correspondente no artigo da PNAS.
O avanço foi alcançado
através de algoritmos conhecidos como ASTRAL, desenvolvidos
no laboratório de Mirarab para inferir relações
evolutivas com escalabilidade, precisão e velocidade
sem precedentes. Esses algoritmos permitiram integrar dados
genômicos de mais de 60.000 regiões genômicas,
fornecendo uma base estatística robusta para as análises.
Os pesquisadores examinaram a história evolutiva
de segmentos individuais do genoma, montando um mosaico
de árvores genéticas que foram compiladas
em uma árvore de espécies abrangente. Essa
abordagem permitiu construir uma nova e melhorada árvore
genealógica das aves, delineando eventos complexos
com precisão notável, mesmo em casos de incerteza
histórica.
Mirarab destacou que foi
necessário adicionar dezenas de milhares de genes
à análise para resolver as relações
evolutivas entre espécies de aves, pois todos esses
dados genômicos eram essenciais para recuperar eventos
de 65-67 milhões de anos atrás com alta confiança.
A capacidade da equipe de conduzir essas análises
foi possível graças ao supercomputador "Expanse"
no Supercomputador San Diego da UC San Diego, que permitiu
executar e reexecutar análises em grandes conjuntos
de dados em um período de tempo razoável.
Os pesquisadores também
analisaram os efeitos de diferentes métodos de amostragem
do genoma na precisão da árvore genealógica.
Eles mostraram que duas estratégias – sequenciar
muitos genes de cada espécie e sequenciar muitas
espécies – combinadas são importantes
para reconstruir a história evolutiva. Josefin Stiller,
professor de biologia na Universidade de Copenhague e autor
principal do artigo na Nature, explicou que foi mais importante
amostrar muitas sequências genéticas de cada
organismo do que amostrar uma gama mais ampla de espécies,
embora o último método tenha ajudado a datar
a evolução de diferentes grupos.
Com a ajuda de métodos
computacionais avançados, os pesquisadores também
esclareceram uma anomalia encontrada em estudos anteriores:
uma seção específica de um cromossomo
no genoma das aves permaneceu inalterada durante milhões
de anos, contrariando os padrões esperados de recombinação
genética. Essa anomalia levou inicialmente a uma
classificação incorreta de flamingos e pombas
como primos evolutivos. No entanto, ao repetir a análise
com os genomas de 363 espécies, uma árvore
genealógica mais precisa revelou que pombas e flamingos
não são tão intimamente relacionados.
Este trabalho não
apenas avança o conhecimento sobre a evolução
das aves, mas também estabelece novos padrões
para a reconstrução de árvores evolutivas
em outros animais. O laboratório de Mirarab continua
refinando seus algoritmos para lidar com conjuntos de dados
ainda maiores, visando garantir análises rápidas
e precisas em estudos futuros. Os biólogos continuam
sequenciando genomas de outras espécies de aves,
buscando expandir a árvore genealógica para
incluir milhares de gêneros aviários.
Criado em 2015, dentro do
setor de pesquisa da Agência Ambiental Pick-upau,
a Plataforma Darwin, o Projeto Aves realiza atividades voltadas
ao estudo e conservação desses animais. Pesquisas
científicas como levantamentos quantitativos e qualitativos,
pesquisas sobre frugivoria e dispersão de sementes,
polinização de flores, são publicadas
na Darwin Society Magazine; produção e plantio
de espécies vegetais, além de atividades socioambientais
com crianças, jovens e adultos, sobre a importância
em atuar na conservação das aves.
Da Redação,
com informações de agências internacionais
Matéria elaborada com auxílio de inteligência
artificial.
Fotos: Reprodução/Pixabay
