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
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