O que são espécies bioindicadoras? O que é desconexão de habitats? Como cientistas usam DNA ambiental em seu trabalho? Conheça conceitos centrais para entender a pesquisa sobre animais
  • Anfíbios

    É um grupo de vertebrados que contém atualmente mais de 8.000 espécies viventes. Os anfíbios estão amplamente distribuídos em ecossistemas terrestres e aquáticos do planeta, exceto nas regiões polares, nos ambientes marinhos e nas ilhas oceânicas.

    Os anfíbios são classificados em três grandes agrupamentos: os anuros (sapos, rãs, pererecas e formas afins), os caudados (salamandras e tritões) e os ápodes (cobras-cegas ou cecílias). Os anuros são os anfíbios mais amplamente distribuídos latitudinalmente e com ocorrência em todos os continentes. As salamandras e tritões, por outro lado, têm sua distribuição quase exclusiva no Hemisfério Norte, com exceção das salamandras que habitam as florestas tropicais da América do Sul. As cobras-cegas têm sua distribuição associada à faixa tropical dos continentes americano, africano e asiático.

    Os anuros contêm a maior parte da diversidade atual dos anfíbios, com mais de 7.000 espécies conhecidas (https://amphibiansoftheworld.amnh.org/), além de centenas de espécies ainda sendo descobertas e descritas pela ciência todos os anos, sobretudo nas regiões tropicais. O Brasil é o país detentor da maior diversidade mundial de anuros, com 1.091 espécies nativas listadas na lista nacional mais recente, de fevereiro de 2019. Após a última lista, dezenas de novas espécies de anuros foram descritas no país entre 2019 e 2020.

  • Citogenética

    É o campo de estudo da genética que investiga as características morfológicas e a composição de sequências de DNA dos cromossomos. Os cromossomos podem ser obtidos de duas formas: (a) a partir de órgãos ou tecidos que têm altas taxas de divisão celular ou (b) por meio de cultura de células a partir de uma amostra de tecido (biópsia). Diversas técnicas clássicas, como a coloração convencional, ou moleculares, como o mapeamento de sequências de DNA nos cromossomos, podem ser aplicadas com o intuito de se comparar o complemento cromossômico (cariótipo) de cada espécie. Com base nesses dados, pode-se investigar que mudanças em nível cromossômico ocorreram durante a história evolutiva de um grupo de espécies.

  • Código de barras de DNA

    Também chamado de “DNA barcodes”, é uma ferramenta molecular que consiste no uso de sequências de DNA curtas de um fragmento gênico padronizado para auxiliar a rápida identificação e distinção de espécies.

    Para animais, sugere-se que um segmento do gene mitocondrial da subunidade I da chamada COI (Citocromo c oxidase)) seja utilizado como DNA barcode. Entretanto, para alguns grupos taxonômicos, há uma tendência do uso combinado de outros marcadores moleculares, como 16S em anfíbios (chamado de DNA barcode “like”).

    As sequências de DNA utilizadas como referência para identificação de espécies (DNA barcodes) devem estar idealmente vinculadas a espécimes-testemunho, cuja identificação taxonômica é realizada por sistematas especializados, e à existência de bancos de dados que permitem análises em grande escala. O uso dessa técnica tem se mostrado extremamente útil para indicar grupos nos quais a diversidade de espécies parece estar subestimada. Ela pode ser ser revisada por meio de critérios morfológicos, moleculares ou comportamentais adicionais, que aceleram a descrição de novas espécies e o maior conhecimento da biodiversidade.

  • Desconexão de habitats

    Muitas espécies, como os anuros e libélulas, apresentam grande mudança ontogenética, requerendo diferentes tipos de habitats para completarem os seus ciclos de vida (por exemplo, necessitam tanto do habitat terrestre quanto do aquático). Em ambientes florestais preservados, os habitats aquáticos necessários para reprodução e desenvolvimento das larvas de espécies com ciclos de vida bifásicos se encontram imersos no habitat florestal terrestre necessário para vida dos animais pós-metamórficos.

    A desconexão de habitats acontece quando há uma ruptura espacial entre os habitats florestais terrestres e os reprodutivos aquáticos que são necessários para completar o ciclo de vida de uma espécie bifásica. Embora a desconexão de habitats possa ocorrer ocasionalmente de forma natural, esse termo é geralmente utilizado para descrever desconexões de habitats induzidas pelas pessoas por meio do desmatamento.

  • DNA ambiental

    É uma mistura de vestígios de DNA deixados pelos organismos no ambiente, podendo ser encontrado em amostras de solo, água doce, água marinha e no ar. O DNA ambiental pode ser proveniente de organismos ativos (urina, fezes, muco, células epiteliais) de organismos em estado dormente (esporos, pupas e sementes) ou até mesmo de folhas e carcaças de animais em decomposição.

    Diversas técnicas existem atualmente para acessar esse DNA ambiental. Em geral, coleta-se uma amostra do material ambiental (como solo ou água). Em seguida, o DNA dessa amostra é extraído, amplificado, sequenciado e comparado com uma base de dados de sequências de referência, para que se faça a atribuição taxonômica às sequências encontradas na amostra, e por consequência se tenha acesso às espécies presentes naquele ambiente.

  • Espécies bioindicadoras

    São espécies que, por sua presença ou resposta biológica, ajudam a quantificar e monitorar propriedades dos ecossistemas e mudanças (físicas ou químicas) sofridas por ele ao longo do tempo, sejam elas antropogênicas ou naturais.

  • Filogenia (hipóteses filogenéticas)

    É o campo da ciência que aborda a elaboração de uma proposta (hipótese filogenética) de relacionamento que, de modo geral, informa os critérios de parentesco entre os organismos. Toda a filogenia proposta é baseada em características compartilhadas (homologias) entre os organismos analisados, utilizando tanto as similaridades, principalmente, quanto as diferenças entre eles. As características são chamadas de evidências e pode abranger diferentes aspectos dos organismos, como dados genéticos, morfológicos ou comportamentais.

    Uma filogenia também pode ser baseada em apenas um conjunto de características (por exemplo, uma filogenia apenas molecular) ou em mais de um conjunto de características (por exemplo, uma filogenia molecular e morfológica). Além de ser obtida por diferentes evidências, uma filogenia pode ser obtida por meio de diferentes métodos e apresentar mais de uma hipótese como resultado final.

    A elaboração de uma filogenia não inclui necessariamente informações sobre a evolução dos organismos ao longo do tempo; no entanto, ela serve como ponto de partida para a compreensão da evolução dos organismos. Além disso, a filogenia pode ser utilizada como ferramenta auxiliar em outros campos da ciência, como a taxonomia e a conservação.

  • Filogeografia

    É uma subdisciplina da biogeografia que estuda padrões e processos evolutivos em contextos filogenéticos, temporais e geográficos. O primeiro estudo que utilizou explicitamente uma abordagem filogeográfica foi feito por John C. Avise e colaboradores em 1979, com roedores da América do Norte.

    A filogeografia busca analisar se houve eventos históricos e demográficos responsáveis pela atual distribuição da diversidade genética de um organismo ou de grupos de organismos próximos. Caso tenham existido, a disciplina tenta entender como isso influenciou na história evolutiva.

    A filogeografia integra diversas áreas do conhecimento biológico, como genética molecular, genética de populações, comportamento, demografia, sistemática filogenética, paleontologia, geologia e geografia física. De maneira generalizada, a disciplina une a genética de populações (que trata da microevolução) e a sistemática filogenética (que trata da macroevolução). Por ser uma disciplina histórica, ela lida com eventos difíceis de reproduzir, portanto, necessita frequentemente de modelos probabilísticos para inferir e testar suas hipóteses e teorias.

  • Herpetologia

    É a ramo das ciências biológicas dedicado ao estudo dos anfíbios e répteis. Inclui estudos de taxonomia e sistemática, relações filogenéticas, evolução, ecologia, comportamento, história natural, fisiologia, conservação, paleontologia, entre outras.

  • Microbiota

    É o conjunto de bactérias, fungos, protozoários e vírus (microrganismos) que habitam determinado ambiente ou ecossistema (ex: solo, água, etc). O termo também é usado para se referir ao conjunto de microrganismos que estão associados a diferentes regiões do corpo de animais e das plantas, como a microbiota da pele dos anfíbios. Esse tipo de microbiota pode exercer funções específicas de defesa ou reciclagem de nutrientes, ou podem causar doenças.

  • Sistemática

    É o processo de reunir, ou seja, sistematizar as informações (características) sobre os organismos fósseis e viventes de forma que possam ser utilizadas em diversos campos da ciência. Historicamente a sistemática tem uma grande associação com a filogenia e evolução, sendo muitas vezes chamada de sistemática filogenética.

    Tradicionalmente, o resultado esperado na sistemática é a elaboração de hipótese filogenética. A partir dela, diversos aspectos dos organismos podem ser discutidos e hipotetizados dentro de diferentes contextos isolados ou em conjunto (por exemplo, contextos taxonômicos, evolutivos, comportamentais). A sistemática é utilizada principalmente em associação com taxonomia e a evolução. No entanto, por sistematizar as características do organismo, ela é um campo dinâmico das ciências naturais, que tem grande intersecção com outros campos da ciência.

  • Taxonomia

    É o processo de identificar, nomear e classificar os organismos dentro dos diferentes níveis estruturados na classificação biológica — reino, filo, classe, ordem, família, gênero e espécie — seja por meio de amplas revisões ou apenas da simples descrição de uma espécie.

    Não há um consenso universal de quais características são necessárias para realizar uma distinção entre esses níveis (por exemplo, diferenças genéticas, morfológicas, comportamentais, reprodutivas), ou seja, não há normas que digam se o organismo ou o grupo de organismos deve ser classificado como uma ordem em vez de uma família.

    No entanto, há normas que regem a forma de se “aplicar um nome” nos níveis de família, gênero e espécie. Para isso, há o Código Internacional de Nomenclatura Zoológica, que atua como legislador, estabelecendo diversas regras, como os critérios para a formação dos novos nomes, a utilização e a validade dos nomes já existentes na literatura zoológica e a validade e critérios para mudanças nomenclaturais.

    Apesar de ser originalmente utilizada para classificar os organismos, a taxonomia não é dependente da existência de hipóteses de relacionamento filogenético e pode ser trabalhada sem interação com esses dados. No entanto, nos últimos anos, a taxonomia tem aumentado a sua interação com outros campos da ciência, como a biologia evolutiva e a sistemática.

Bibliografia

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International Commission on Zoological Nomenclature. (1999). 4 ed.

Lopes, C. M.; Sasso, T.; Valentini, A.; Dejean, T.; Martins, M.; Zamudio, K. R.; Haddad, C. F. B. (2016). eDNA metabarcoding: a promising method for anuran surveys in highly diverse tropical forests. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.12643

Lyra, M. L.; Haddad, C. F. B.; Azeredo-Espin, A. M. L. (2016). Meeting the challenge of DNA barcoding Neotropical amphibians: polymerase chain reaction optimization and new COI primers. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.12648

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