Genômica evolutiva em vertebrados aquáticos: revelando pegadas moleculares associadas à colonização de novos ambientes

Autor(es)

Elisa Karen da Silva Ramos

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2023-03-13

Membros da banca

Mariana Freitas Nery; Eduardo Eizirik; Juliana de Abreu Vianna; Vera Nisaka Solferini; Juliana José

• Orientador: Mariana Freitas Nery

Resumo

A colonização de novos ambientes possibilita um cenário favorável para adaptação e diversificação de novas linhagens. No contexto de ambientes aquáticos, destacam-se dois grupos carismáticos de vertebrados que apresentam distribuições em diferentes habitats fluviais e marinhos: os mamíferos e os quelônios. A colonização do ambiente marinho para ambos os grupos, seguida da transição para o ambiente fluvial por mamíferos, é acompanhada de mudanças nas pressões seletivas sobre vários sistemas biológicos dessas espécies que resultam em modificações nos sistemas-chave para o sucesso da colonização de um novo ambiente aquático. A busca por essas mudanças em nível genético, pode revelar os padrões moleculares associados ao processo adaptativo diante de uma mesma mudança ecológica. Nesta tese exploramos esta questão implementando abordagens filogenéticas e comparativas para desvendar essas características moleculares presentes nos genomas de tartarugas marinhas, golfinhos e sirênios. Primeiro, investigamos padrões evolutivos e pegadas de seleção em genes OXPHOS de tartarugas marinhas, sob a hipótese de que seu estilo de vida mais ativo poderia estar exercendo maior pressão seletiva sobre esses genes. Encontramos evidências de seleção positiva para vários sítios nos genes ND4 e ND5 para diferentes espécies de tartarugas marinhas, além de poucos genes com taxa evolutiva acelerada em comparação com outros quelônios. Em segundo lugar, analisamos genomas de referência para ambas as famílias de tartarugas marinhas existentes, caracterizando singularidades genômicas para entender sua biologia evolutiva. Apesar de apresentarem genomas altamente conservados, representantes dessas duas famílias possuem divergências localizadas em regiões de múltiplas cópias gênicas, particularmente em seus microcromossomos, sugerindo que esses elementos genômicos são importantes para a evolução das tartarugas marinhas. Em terceiro lugar, investigamos estratégias evolutivas específicas ligadas ao sucesso adaptativo das tartarugas marinhas aos oceanos, contrastando os genomas da tartaruga verde e tartaruga de couro com seus parentes terrestres, de água doce e salobra, além de desvendar as características genômicas que evoluíram depois que as duas famílias se separaram. Relatamos um conjunto de genes que mostram pegadas moleculares, deixadas pela ação da seleção natural, no clado das tartarugas marinhas relacionadas à resposta à habilidade de mergulho, percepção sensorial, desenvolvimento de tecidos, coagulação sanguínea e reparo do DNA que podem ter facilitado o sucesso da radiação e diversificação desse grupo no ambiente marinho. Por fim, identificamos substituições em componentes moleculares associadas à transição de linhagens de mamíferos para diferentes ambientes aquáticos (marinho ou água doce) no sistema osmorregulador. Implementamos uma abordagem comparativa para descobrir os sinais adaptativos em linhagens independentes de mamíferos aquáticos: cetáceos e sirênios. Estudamos o regime seletivo de genes codificadores de proteínas associados ao sistema de osmorregulação, identificando sinais de seleção positiva em genes codificadores de proteínas como vasopressina (AVP), receptor de peptídeos natriuréticos (NPR1), transportador de uréia (SLC14A2) e aquaporinas (AQP2, AQP5 e AQP8) em linhagens de mamíferos de água doce. Também encontramos uma maior similaridade das sequências gênicas da vasopressina em golfinhos de água doce, independentemente da proximidade filogenética, indicando uma provável convergência evolutiva nessas espécies. Esperamos que nossos resultados expandam as fronteiras do conhecimento sobre a dinâmica evolutiva das espécies aquáticas após a colonização de um novo habitat, compreendendo a base molecular da evolução de componentes essenciais para a colonização e diversificação dos ambientes marinhos e de água doce (AU)

• Processo FAPESP: 18/01236-1 - Evolução em mamíferos aquáticos na ocupação de novos ambientes: investigando as pegadas moleculares da colonização do ambiente fluvial com foco no sistema de osmorregulação
• Beneficiário: Elisa Karen da Silva Ramos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado