Processo evolutivo via seleção natural observado dentro de 1 ano em peixes

Processos evolutivos em seres vivos mais complexos - como plantas e animais - são erroneamente pensados como eventos muito lentos, não possíveis de serem observados durante todo um tempo de vida humano. No entanto, temos vários exemplos de marcantes transições evolucionárias que podem ocorrer em questão de poucos anos ou mesmo meses mesmo em animais vertebrados. Agora, em um estudo publicado na Nature Communications (1), pesquisadores do Departamento de Ciências Ambientais, da Universidade de Basel, forneceram evidência de uma rápida evolução - seleção poligênica - de peixes da espécie Gasterosteus aculeatus em uma única geração!

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Os peixes da espécie G. aculeatus são amplamente encontrados nas águas costeiras de regiões de alta latitude no hemisfério norte, e são um dos modelos mais populares para o estudo no campo evolutivo e de genética populacional, devido especialmente à sua grande variação morfológica ao longo do seu espectro de habitats. Na área do Lago Constance, na Europa Central, essa espécie se adaptou a habitats ecologicamente diferentes (ecotipos), tanto em lagos quanto em rios. Para exemplificar, assinaturas de seleção natural divergente são observadas na forte diferença na frequência de variantes genéticas em algumas regiões genômicas de peixes habitando lagos, e indicando que esse tipo de seleção é altamente poligênica (ou seja, envolve um grande número de loci genéticos [locais onde se encontram genes específicos] ao longo do genoma).

Para avaliar o quão rápido essas adaptações levam para evoluir nesses peixes, ao longo de cinco anos os pesquisadores no novo estudo utilizaram modelos matemáticos, análises genômicas, experimentos laboratoriais e experimentos de campo para avaliar como uma população geneticamente diversa de G. aculeatus responderia à exposição ao ambiente de rio no Lago Constance.

Primeiro, os pesquisadores coletaram peixes (geração F1) habitantes de lago e de rio e os cruzaram em laboratório ao longo de várias gerações, fazendo com que os genomas distintos dos dois ecotipos fossem misturados, e resultando em uma população experimental híbrida (geração F2) geneticamente diversa. Previamente, foi realizado um sequenciamento genômico amplo das populações originais para identificar centenas de regiões do genoma provavelmente sob seleção divergente entre os dois habitats (rio e lago).

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Na segunda parte do experimento, os pesquisadores liberaram 3 mil peixes juvenis da geração F2 em um habitat natural de rio sem a presença de outros peixes da espécie G. aculeatus, expondo-os a fatores de seleção natural. Após um ano, os peixes remanescentes no rio foram recapturados e examinados geneticamente, possibilitando a detecção de mudanças nas frequências de alelos. Comparando os indivíduos que sobreviveram ao rio a uma amostra de referência dos híbridos F2 (constituída de 501 indivíduos), os pesquisadores conseguiram identificar significativas mudanças de frequência em regiões genômicas tendendo ao perfil genético típico de peixes vivendo em rios - um resultado experimental consistente com seleção poligênica direcional. Mais precisamente, em média, a frequência das variantes genéticas típicas de rios aumentaram ao redor de 2,5% em detrimento das variantes de lago.

O experimento demonstrou, mais uma vez, que robusta evolução pode ocorrer muito rapidamente, praticamente ao vivo, e não apenas em microrganismos. A variação na frequência de alelos observada no novo estudo pode parecer pequena à primeira vista, mas mais do que substancial quando você extrapola os resultados para algumas dezenas de gerações.


(1) Publicação do estudo: Nature