As ações humanas estão mudando o meio ambiente em um ritmo sem precedentes. As populações de plantas e animais devem tentar acompanhar essas mudanças aceleradas pelo homem, muitas vezes tentando desenvolver rapidamente a tolerância às mudanças nas condições.

Os pesquisadores da Universidade de Oklahoma, Lawrence Weider, professor de biologia, e Matthew Wersebe, candidato a doutorado em biologia, demonstraram uma rápida evolução em ação ao sequenciar os genomas de uma população de Daphnia pulicaria, um crustáceo aquático , de um lago poluído.

A pesquisa, que foi realizada como parte da dissertação de doutorado de Wersebe, foi publicada recentemente na revista Proceedings of the National Academy of Sciences . Wersebe e Weider reviveram Daphnia com décadas de idade descansando ovos de sedimentos do lago, um método conhecido como ecologia da ressurreição, que foi refinado no laboratório de Weider nas últimas décadas. Eles então sequenciaram todos os genomas de 54 indivíduos diferentes de Daphnia em diferentes pontos no tempo, permitindo-lhes estudar a genética e a evolução da população.

Os Daphnia foram coletados em Tanners Lake, localizado em Oakdale, Minnesota. Tanners Lake sofreu poluição salina significativa, decorrente do uso generalizado de sais de degelo rodoviário em sua bacia hidrográfica.

Daphnia, também conhecida como pulga d'água, desempenha um papel crítico no monitoramento ambiental. Por exemplo, eles serviram como importantes organismos de teste em laboratórios em todo o mundo por mais de um século devido à sua sensibilidade a muitos estressores ambientais, como produtos químicos. Na natureza, Daphnia atua como uma espécie-chave nas redes alimentares de água doce em todo o mundo, onde se alimentam de algas para ajudar a manter a água do lago e do reservatório limpa e servir como alimento para espécies de peixes recreativas e comercialmente importantes.

Os resultados de Wersebe e Weider indicam que a rápida adaptação à poluição salina pode permitir que o lago Daphnia persista diante da salinização antropogênica, mantendo as cadeias alimentares e os serviços ecossistêmicos que Daphnia suportam. No entanto, a capacidade de adaptação dessas populações dependerá da velocidade com que essas mudanças estão ocorrendo e da composição genética subjacente das populações afetadas.

Nos últimos anos, muitos pesquisadores publicaram resultados definindo o escopo e a escala da salinização do lago e pesquisas recentes destacaram os impactos ecológicos. No entanto, até o momento, as implicações evolutivas não são bem conhecidas. Por meio de seu estudo, Wersebe e Weider relataram assinaturas de seleção natural em todo o genoma perto de genes relacionados à osmorregulação e regulação de íons, processos-chave para lidar com o alto teor de sal. A caracterização de clones para tolerância à salinidade revelou evidências de que mudanças genéticas podem estar por trás da rápida evolução .

“Trabalhar como este é o primeiro passo para projetar estudos futuros incorporando avanços tecnológicos recentes, como a edição de genes CRISPR, permitindo a criação de mapas abrangentes de genótipo para fenótipo e prevendo o papel que a variação genética desempenha na criação de diversas formas e funções”, disse. disse Wersebe. "Na verdade, encontramos um gene promissor que parece não funcionar adequadamente no Daphnia mais antigo, mas uma cópia funcional do gene está aumentando em frequência - a verdadeira evolução em ação."

Pesquisas futuras usando essas tecnologias avançadas para cortar e colar o gene não funcional em Daphnia seriam uma maneira de investigar melhor os efeitos que as mutações têm em características fenotípicas complexas, como tolerância à salinidade.