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As sondas genéticas fornecem novas pistas sobre a impressionante diversidade das geleias de favo
Este trabalho - financiado pela David and Lucile Packard Foundation, a National Science Foundation e o National Institutes of Health - abre as portas para pesquisas futuras sobre geléias de pente usando eDNA, ou DNA ambiental.
Por Raúl Nava - 01/09/2021


Os cientistas descreveram cerca de 200 espécies de geléia de pente até agora. Eles vêm em uma variedade de formas, tamanhos, cores e padrões. Alguns são pequenos, enquanto outros, como esta geléia de pente gigante (Aulacoctena sp.), Podem ser bem grandes - ficando maiores que uma bola de futebol. Todos desempenham um papel integral nos ecossistemas oceânicos. Crédito: MBARI

Geléias de pente - conhecidas pelos cientistas como ctenóforos (pronuncia-se "teen-oh-fours") - hipnotizam com sua beleza, mas essas criaturas cativantes permanecem pouco estudadas devido à sua natureza delicada. Os pesquisadores do MBARI usaram o poder da genética para aprender mais sobre esses animais.

Em um estudo publicado online no início deste verão na Molecular Ecology Resources , os pesquisadores do MBARI Lynne Christianson, Shannon Johnson, Darrin Schultz e Steve Haddock examinaram uma sequência genética específica em geléias de pente . Esta sequência revelou uma diversidade incalculável dentro deste grupo de animais.

"Usando a genética, descobrimos uma diversidade surpreendente em alguns grupos, incluindo algumas espécies mais comumente vistas que antes eram consideradas uma única espécie , mas agora revelaram ser várias espécies", disse Lynne Christianson, autora principal do estudo e pesquisadora sênior técnico do MBARI. Esta pesquisa também revelou várias espécies de geléia de pente que são novas para a ciência.

Este trabalho - financiado pela David and Lucile Packard Foundation, a National Science Foundation e o National Institutes of Health - abre as portas para pesquisas futuras sobre geléias de pente usando eDNA, ou DNA ambiental. O eDNA é uma promessa para detectar animais marinhos a partir dos fragmentos de material genético que eles deixam na água do mar. "É importante ressaltar que os dados genéticos que compartilhamos com bancos de dados públicos fornecerão uma referência valiosa para outros que usam o eDNA para ajudar a revelar a complexidade dos ecossistemas oceânicos", disse Christianson.

As geleias de pente vivem em todo o oceano, desde as profundidades até o fundo do mar e dos mares tropicais quentes às águas polares frias. Embora sejam uma parte importante dos ecossistemas marinhos, o desafio de coletar espécimes intactos, especialmente em águas profundas, torna-os difíceis de estudar. "A maioria dos cientistas não é capaz de coletar geléias de pente de nenhuma maneira reconhecível - elas são muito frágeis", explicou Steve Haddock, cientista sênior do MBARI.

Mas o MBARI está equipado de forma única para estudar esses delicados vagabundos.

Os navios de pesquisa do MBARI oferecem uma plataforma para mergulho em águas azuis - uma forma de mergulho autônomo distante da costa suspensa em águas abertas - e implantação de submersíveis robóticos especializados chamados veículos operados remotamente (ROVs).
 
Usando mergulho autônomo e submersíveis, os pesquisadores do MBARI conseguiram coletar cuidadosamente geleias de pente para pesquisa em laboratório. Durante décadas, eles acumularam uma coleção de espécimes que representam quase todas as famílias conhecidas de geléias de favo.

Estudar esses animais apenas pela aparência tem sido valioso, mas às vezes é uma ciência imperfeita. Alguns espécimes estão danificados, algumas características distintivas entre as espécies são crípticas e alguns tecidos são muito delicados para preservação. Além de examinar a aparência de animais vivos, os pesquisadores do MBARI se voltaram para a genética para identificar e catalogar seus espécimes.

O gene mitocondrial citocromo-c-oxidase subunidade I (COI) é como uma impressão digital genética para animais. Esse gene é amplamente usado em tudo, desde abelhas a babuínos, para distinguir espécies e até subpopulações geográficas. Construir uma biblioteca de "impressões digitais" de ctenóforo, entretanto, não foi uma tarefa fácil.

Para ler esses genes, os pesquisadores usam primers - pequenos pedaços de DNA manufaturados que complementam segmentos de DNA encontrados no genoma de uma espécie e servem como pontos de ancoragem para iniciar o sequenciamento genético. O DNA das geléias em pente é tão diferente de outros animais que os primers padrão não funcionam para a maioria das espécies de gel em pente. A equipe se propôs a resolver esse problema. Primeiro, a equipe teve que fazer primers que funcionassem nas sequências COI da geléia de pente. Eles fizeram isso examinando os genomas de geleias de pente e testando centenas de combinações de primer. Em seguida, eles usaram esses primers para gerar a biblioteca de sequências individuais de centenas de espécimes de gel de pente que haviam coletado. Esses são os dois resultados mais impactantes do trabalho.

A equipe criou a biblioteca mais completa de sequências de DNA de geléias de pente, adicionando 72 espécies ao banco de dados global, onde apenas 15 haviam sido representadas antes. Ao comparar as sequências do gene COI, eles também construíram uma árvore genealógica mais precisa para as geleias de favo no nível da espécie.

Os pesquisadores do MBARI prepararam uma “árvore” de relacionamentos usando
sequências COI para mostrar as diferenças de espécies entre geleias de favo. Eles usaram
essa árvore para ajudar outros pesquisadores a determinar quais primers de DNA
funcionariam melhor para um grupo de interesse. Os ramos principais incluem as geleias
de favo lobadas (rosa), os beróides (azuis) e os platícenos do fundo do mar (verdes).
Crédito: Christianson et al. 2021 Recursos de Ecologia Molecular

Essa nova biblioteca de informações genéticas ajudou a esclarecer as relações entre espécies de aparência semelhante. As sondas genéticas geraram várias novas questões sobre as espécies comuns.

Os pesquisadores do MBARI frequentemente observam a geleia de vieira (Bathocyroe sp.) Na costa central da Califórnia. Mas um olhar mais atento sobre seu gene COI sugere que três espécies distintas vivem em nossa costa. Ainda mais intrigante? Nenhum parece se alinhar com as três espécies conhecidas do gênero. Ligeiras diferenças na aparência e distribuição em profundidade das espécies reconhecidas de Bathocyroe sugerem que as três espécies da costa central da Califórnia podem ser novas para a ciência.

Os ROVs do MBARI foram fundamentais para revelar a diversidade incalculável da zona da meia-noite do oceano. Em 34 anos de pesquisa, o MBARI documentou mais de 200 espécies até então desconhecidas dos cientistas. Uma dessas descobertas foi a geleia de pente para barriga com sangue (Lampocteis cruentiventer). Os cientistas do MBARI George Matsumoto e Bruce Robison contribuíram para a descrição original desta espécie em 2001. Os pesquisadores às vezes veem indivíduos com a mesma forma corporal, mas sem a cor escarlate característica. Uma variante tem aparência âmbar, enquanto outra mais profunda é magenta brilhante. A observação do gene COI confirmou as suspeitas dos cientistas de que essas não são formas de cores únicas, mas provavelmente espécies separadas.

"Todos os lugares que pudemos observar em detalhes revelaram uma diversidade invisível, sugerindo que há ainda mais espécies de ctenóforos do que nossas estimativas mais otimistas", disse Haddock.

Examinar geléias coletadas em mais locais ao redor do globo será um próximo passo crítico para entender as relações entre esses animais, comparando as sequências de espécies potencialmente não descritas com as sequências de espécies formalmente reconhecidas por cientistas. O gene COI fornece um ponto de partida útil para os pesquisadores concentrarem seu trabalho.

Este trabalho lançou a base para cientistas de todo o mundo lerem as impressões digitais genéticas de geléias em favo deixadas no eDNA e melhorar os esforços para catalogar a diversidade da vida no oceano. As geleias de pente foram amplamente excluídas do novo campo promissor de identificações rápidas de espécies devido à escassez de sequências de genes COI para esse grupo, necessárias para detectar o eDNA que deixam para trás.

A equipe de pesquisa do MBARI já forneceu ferramentas para outros cientistas começarem a identificações rápidas de geléias em pente . Amostras do MBARI e de nossos colaboradores adicionaram cinco vezes mais espécies de geléia de pente aos arquivos do National Center for Biotechnology Information que foram sequenciadas anteriormente. "Estamos fornecendo sequências genéticas para um número sem precedentes de espécies de ctenóforos em bancos de dados públicos para todos usarem", disse Christianson.

Quem sabe quais novas descobertas o aguardam agora?

 

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