12/05/2020 - 13:03
Cientistas que investigam novos padrões de migração de vida marinha no Oceano Atlântico por meio do DNA revelaram os traços genéticos das espécies longe de seus habitats costumeiros no hemisfério sul.
Uma espécie de arraia – a Rhinoptera brasiliensis, endêmica do Brasil – e uma espécie de peixe papa-terra, o Menticirrhus littoralis, estão surgindo quando o clima esquenta na Barnegat Inlet, em Nova Jersey, a cerca de duas horas de carro ao sul de Nova York (EUA).
A arraia nunca foi registrada nos EUA ao norte do Golfo do México; o papa-terra analisado, semelhante a uma perca, nunca havia sido registrado ao norte de Chesapeake Bay, Virgínia.
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Liderado por Mark Stoeckle, da Rockefeller University, e publicado na revista “Frontiers in Marine Science”, o estudo envolveu a coleta de água do mar duas vezes por mês durante dois anos e o teste de material genético – o DNA contido nas células é eliminado do revestimento externo gelatinoso de um peixe enquanto ele nada, por exemplo, por meio de suas excreções, por fragmentos de tecido derramados em combate com um predador, ou após a morte ou um ferimento.
Alterações na biodiversidade
Segundo Stoeckle, o DNA se degrada e se dispersa poucos dias após a partida de um animal, mas permanece na água, apesar das correntes e marés, por tempo suficiente para se detectar a presença passageira de uma espécie.
Durante dois anos, da primavera de 2017 à primavera de 2019, a amostragem foi realizada em dois locais de Barnegat Inlet, a poucos quilômetros um do outro – um na margem externa, em que é possível pegar amostras das águas do Oceano Atlântico, e outro dentro de uma baía protegida.
Em 2010, um programa do Censo da Vida Marinha (CoML, na sigla em inglês), o Futuro das Populações de Animais Marinhos (FMAP, na sigla em inglês), previu alterações na diversidade de espécies marinhas com base no habitat disponível e mudanças antecipadas na temperatura da água.
Jesse Ausubel, diretor do Programa para o Meio Ambiente Humano da Rockefeller University e cofundador do CoML, diz que a arraia brasileira ou o papa-terra detectados ao norte de sua faixa conhecida se encaixam na previsão do FMAP. Ele observa também que outras explicações permanecem possíveis. Por exemplo, os animais podem simplesmente ter escapado das redes de arrasto por Nova Jersey por anos.
DNA aquático
Com as mudanças nos oceanos devido a fatores como clima, poluição química, detritos, ruído e iluminação noturna, destaca Ausubel, “este estudo estabelece ainda mais o DNA do meio ambiente aquático (eDNA) como uma maneira inovadora, barata e de baixo impacto de monitorar as migrações da vida marinha, mudar faixas, diversidade e distribuição”.
“Também estão em andamento trabalhos promissores para confirmar uma relação entre a concentração do DNA de uma espécie na água do mar e a abundância dessa espécie na água”, comenta Stoeckle. “Se as amostras de água puderem fornecer um índice do número ou peso total de peixe de uma dada espécie em uma área oceânica definida, isso oferece um potencial salto para a pesca sustentável e o gerenciamento dos oceanos, melhorando a racionalidade com a qual as cotas de peixes são definidas e a qualidade e confiabilidade de seu monitoramento em todo o mundo.”
Tony MacDonald, diretor do Urban Coast Institute da Monmouth University (de Nova Jersey), que ajudou a iniciar o trabalho, acrescenta: “O recenseamento de peixes marinhos e outros animais que se movem normalmente envolve pesquisas caras e demoradas com equipamentos e pessoal especializado. A ciência do eDNA está concedendo à humanidade um desejo muito antigo: uma maneira fácil de estimar a distribuição e a abundância de diversas espécies de peixes e outras formas de vida aquática nas águas escuras de rios, lagos e mares.”
Coleta simples
Stoeckle, que trabalhou com estudantes do ensino médio e universitários para estudar o porto de Nova York e o rio Hudson, acrescenta que “o processo de coleta é simples o suficiente para crianças em idade escolar supervisionadas ou cientistas cidadãos em qualquer costa de qualquer lugar para ajudar a monitorar os intervalos variáveis vida marinha”. O coautor Mithun Das Mishu se juntou ao projeto quando estava no segundo ano no Hunter College.
Após a retirada da água, ela é filtrada para concentrar o DNA na extração. O segmento alvo do DNA é amplificado em laboratório e enviado para o sequenciamento de “próxima geração”, cujo resultado – um registro de todas as sequências de DNA da amostra – é inserido em um software de computador que conta o número de cópias de cada sequência e procura correspondências em uma biblioteca de referência pública online.
O estudo de Nova Jersey, uma coautoria de Mishu e do especialista em bioinformática Zachary Charlop-Powers, detectou espécies ósseas de peixes em padrões sazonais consistentes. E eles descobriram que um pequeno número de espécies representava a grande maioria do DNA obtido.
Enquanto isso, a detecção de arraias e outras espécies marinhas cartilaginosas estava confinada principalmente aos meses mais quentes.
Além de extrair seu material genético da água, os pesquisadores usaram o DNA para identificar os restos deteriorados de uma arraia Rhinoptera brasiliensis trazidos pelas ondas na área de amostragem em agosto de 2017.
Imagem em movimento
Os pesquisadores também adicionaram às crescentes bases de dados globais as primeiras sequências de referência de DNA para 31 espécies regionais catalogadas por cientistas de Nova Jersey a partir de pesquisas de arrasto nos últimos 30 anos.
Os estudos anteriores de Stoeckle dos rios East e Hudson, em Nova York, revelaram a presença ou ausência de várias espécies-chave de peixes que passam por essas águas. Os retratos semanais de dados criaram uma imagem em movimento que amplamente reforçou e se correlacionou com o conhecimento de anos da ação de redes de arrasto.
Ao realizar uma série de testes ao longo do tempo, o trabalho foi pioneiro em uma nova maneira de registrar a migração de peixes. O eDNA tem uma qualidade ideal para pesquisas, observa Stoeckle: se desaparecesse muito rapidamente, a amostragem não nos diria muito; se demorasse muito tempo, haveria muito DNA na água, minando ideias úteis e oportunas.
Os próximos passos incluem calibrações de ajuste fino, comparando “leituras” de eDNA e resultados com dados de pesquisas tradicionais realizadas com redes e sonar. Por exemplo: cem “leituras” de DNA indicam a presença de 1 peixe ou 10 peixes? Também a ser determinado: a taxa pela qual diferentes peixes e outras espécies marinhas eliminam seu DNA.
