2014-12-17

Subject: Bando de geneticistas rescreve a árvore filogenética das aves

Bando de geneticistas rescreve a árvore filogenética das aves

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@ Nature/Science/AAAS

O geneticista evolutivo Tom Gilbert bebia um café em Madrid há cinco anos quando uma ideia o atingiu em cheio, literalmente: “Um pombo cagou-me em cima", recorda ele, "e pensei para comigo 'porcaria dos pombos'."

Gilbert, do Museu de História Natural da Dinamarca em Copenhaga, é um dos muitos que relatam agora uma análise evolutiva dos genomas de 48 espécies de aves (incluindo pombos) e que corresponde ao maior estudo genómico de qualquer ramo importante da árvore de vida. Os resultados confirmam um 'big bang' em diversidade de aves após a extinção dos dinossauros e resolve as questões antigas sobre a forma como as diferentes aves se relacionam umas com as outras.

Um consórcio de investigadores co-liderado por Gilbert publicou outros 18 artigos sobre genomas de aves na revista Science e várias outras revistas do grupo BioMedCentral, sobre tópicos tão diversos como a base do canto das aves, a perda de dentes e as adaptações ao clima frio dos pinguins.

Ninguém tinha alguma vez usado tantos dados genómicos de tantas espécies para determinar as relações evolutivas (ver o gráfico acima). Realizar esta tarefa monumental significou construir uma vasta colaboração internacional que teve início, apropriadamente, com os pombos.

Em 2010, Gilbert deu início a uma parceria com o BGI, uma instalação de sequenciação de Shenzhen, China, para mapear o primeiro genoma de pombo. Os objectivos eram perceber de que forma as diferentes raças se relacionam umas com as outras, bem como as origens das suas características diferenciadoras. Mas o projecto tornou-se mais ambicioso depois de Gilbert se ter encontrado com o geneticista Guojie Zhang, do BGI, posteriormente nesse mesmo ano.

Afinal, o BGI já tinha sequenciado vários outros genomas de aves para outro projecto liderado pelo neurocientista Erich Jarvis, da Universidade de Duke em Durham, Carolina do Norte. Os três investigadores perceberam que, com algumas outras amostras, podiam obter genomas de todos os ramos do grupo conhecido por Neoaves, que inclui a maioria das aves modernas (excepto as espécies não voadoras, como as avestruzes e as emas, e não galinhas, patos e outras aves de capoeira. “Pareceu-me que esta é uma questão por responder muito importante, como se relacionam as diferentes ordens de aves?", diz Gilbert.

Ninguém tinha sido capaz de determinar que espécies se separaram primeiro do ancestral comum de todas as Neoaves. Mais, estudo após estudo tinha lançado diferentes formas de mapear as relações evolutivas entre as Neoaves que mostram aprendizagem vocal, uma característica que se encontra apenas num punhado de animais e que os cientistas vêem como análoga à fala humana. Apenas genomas inteiros revelariam a verdadeira história evolutiva das aves, resume Gilbert.

A recolha de amostras e a sua sequenciação foi relativamente directa mas analisar os dados e usá-los para construir uma árvore evolutiva exigiu três anos, o desenvolvimento de novos métodos computacionais e 300 anos de tempo de computação. Outros investigadores pediram para usar os dados e o projecto cresceu para centenas de cientistas de 80 instituições em 20 países.

Os resultados iluminaram vários aspectos da biologia das aves, da neurofisiologia à genética de populações. Por exemplo, Jarvis descobriu paralelos entre padrões de actividade genética em áreas do cérebro envolvidas no canto e na fala humana. Outro esforço datou a perda de dentes nas aves para há cerca de 116 milhões de anos e outro ainda revelou de que forma a consanguinidade moldou o genoma da crista dos ibis Nipponia nippon após um programa de recuperação que recuperou a população de sete indivíduos na década de 1980 para as actuais centenas.

Os genomas revelaram as pinceladas largas da evolução da árvore filogenética das aves. Os resultados mostram que as primeiras espécies de Neoaves a afastar-se foram as ancestrais das actuais rolas, flamingos e mergulhões. Os autores também concluem que a aprendizagem vocal pode ter evoluído independentemente nos ancestrais dos papagaios, colibris e aves canoras, e que os ancestrais de todas as aves terrestres (que incluem águias, pica-paus, corvos e papagaios) seria provavelmente mais parecidos com uma ave de rapina moderna ou, como Gilbert o descreve, “um carnívoro sacana".

As sequencias também apontam para uma explosão de diversidade entre 67 e 50 milhões de anos, um período no qual os dinossauros não aviários terão sido dizimados. Os mamíferos também parecem ter florescido pela mesma altura e ambos os grupos podem ter tirado partido dos nichos ecológicos que os dinossauros abandonaram.

Stephen Richards, genomicista da Faculdade Baylor de Medicina em Houston, Texas, que lidera o esforço para sequenciar 28 genomas de insectos, elogia a decisão da equipa de seleccionar sistematicamente espécies de aves que representassem cada ordem taxonómica, em vez de escolher as espécies favoritas dos cientistas. “É um trabalho fundamental para o próximo século de investigação biológica em aves”, diz ele. “Precisamos deste tipo de revolução em toda a biologia."

Gilbert, entretanto, está convertido aos projectos gigantescos que unem os esforços de múltiplos laboratórios. Nenhum grupo isoladamente consegue fazer todo o trabalho para responder a outras questões que ele quer abordar, como a evolução das culturas domésticas. “Não posso passar o tempo todo a olhar para colibris", diz ele. Ou para pombos, já agora.

 

 

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