Diversidade de Leveduras nos Neotrópicos

O fermento, conhecido como S. Cerevisiae, é um organismo bem famoso em laboratórios de pesquisa. Ele é um bom exemplo pra estudar ecologia, genética de populações e evolução. Os pesquisadores descobriram que esse fermento existe em várias formas ao redor do mundo, com diferentes composições genéticas dependendo de onde vêm. Eles descobriram que S. cerevisiae tem material genético misturado com seu parente próximo, S. paradoxus, o que complicou a compreensão da sua história e evolução.

#Importância da Região Neotropical

A região Neotropical, que vai do norte do México até a América do Sul, é famosa pela sua biodiversidade rica. Aqui, algumas linhagens de S. cerevisiae, retiradas de ambientes relacionados a humanos e naturais, formam um grupo distinto chamado clade. Essa clade é única porque possui uma grande quantidade de genes misturados de S. paradoxus. No entanto, até agora, só alguns genomas dessa região foram sequenciados. Essa falta de dados pode significar que não estamos vendo o quadro completo da Diversidade genética nesta parte do mundo.

#A Diversidade de S. cerevisiae

O grande número de genes misturados nas linhagens de S. cerevisiae da região Neotropical sugere que elas se divergiram significativamente de outros grupos. Embora alguns desses genes misturados pareçam vir de populações de S. paradoxus nas Américas, suas origens exatas ainda não estão claras. No México, S. paradoxus é encontrado em processos de fermentação, especialmente em destilarias de agave, sugerindo que pode ter um papel na mistura genética observada nas populações locais de fermento.

Pra entender melhor a diversidade e a história de S. cerevisiae nas Américas tropicais, os pesquisadores sequenciaram 216 linhagens de fermento, principalmente isoladas de fermentações de agave no México. Pesquisas anteriores indicaram alta diversidade nessa região, mas muito poucos sequenciamentos de genoma inteiro estavam disponíveis. Os novos isolados sequenciados pertencem em grande parte à clade Neotropical única, destacando as diferenças geográficas em seus agrupamentos Genéticos.

#Métodos Usados para Análise

A pesquisa analisou os padrões e origens dos genes misturados entre essas linhagens. Usando informações genéticas detalhadas, os pesquisadores conseguiram rastrear vários eventos de mistura de genes na história desses fermentos. Essa análise mostrou que alguns eventos de mistura foram específicos das linhagens encontradas na fermentação de agave.

#Coleta de Amostras de Fermento

As amostras de fermento foram coletadas de destilarias tradicionais de agave, que fazem bebidas alcoólicas há milhares de anos em ambientes diversos. A maioria das linhagens sequenciadas foi retirada de fermentações de agave entre 1988 e 2021. Algumas amostras vieram de outras fontes de fermentação, mas todas foram isoladas no México. O sequenciamento produziu uma grande quantidade de dados que ajudaram os pesquisadores a estudar as relações genéticas e estruturas populacionais das linhagens.

#Relação Entre Linhagens de Fermento

Pra entender como as linhagens de agave se relacionam com outras linhagens de S. cerevisiae, os pesquisadores realizaram uma análise de escalonamento multidimensional. Essa análise mostrou que a maioria dos isolados mexicanos se agrupou perto de outras linhagens das Américas tropicais. Algumas linhagens, no entanto, se juntaram a clades diferentes de regiões como América do Norte ou Europa.

Além disso, a pesquisa usou um modelo de estrutura populacional que revelou um forte componente genético ancestral entre as linhagens de fermentação de agave. A análise indicou que cerca de 97% dessas linhagens pertenciam a um fundo genético Neotropical. As linhagens da indústria da tequila mostraram uma mistura de marcadores genéticos, refletindo suas origens diversas.

#Descobrindo Novas Clades de Fermento

Entre as 216 linhagens sequenciadas, os pesquisadores encontraram três clades principais relacionadas à fermentação de agave. A primeira clade incluía linhagens do nordeste do México, onde estudos anteriores identificaram fermento da área. A segunda clade, que foi recém-descoberta, consistia principalmente nas linhagens recém-sequenciadas. A terceira clade continha linhagens com fundos genéticos mistos, particularmente da indústria da tequila.

Os resultados indicaram que muitas linhagens de fermentações abertas de agave pertencem a um cluster Neotropical compartilhado, revelando uma diversidade genética significativa que foi subestimada anteriormente. Essa diversidade foi medida usando variações genéticas, com as linhagens Neotropicais mostrando alguns dos níveis mais altos quando comparadas a outros grupos no mundo todo.

#Influência Geográfica na Diversidade Genética

As linhagens isoladas dos Neotropicos vêm de vários ambientes ao longo de grandes distâncias. Os pesquisadores queriam ver como a geografia influenciou a estrutura populacional de S. cerevisiae nessa região. Eles descobriram onze componentes genéticos ancestrais que correspondiam a locais geográficos específicos. Cada uma das cinco clades no cluster Neotropical tinha regiões associadas distintas, e linhagens de áreas de produção semelhantes tendiam a se agrupar juntas.

Apesar dessa estrutura geográfica, algumas exceções sugeriram que o fluxo de genes poderia ocorrer dentro e entre linhagens. Por exemplo, algumas linhagens da fermentação de agave estavam intimamente relacionadas a linhagens selvagens da América do Norte, enquanto outras mostraram características de diferentes populações Neotropicais.

#Medidas de Diversidade Genética

A equipe de pesquisa quantificou vários aspectos da diversidade genética, como diversidade de nucleotídeos e heterozigosidade. Os resultados indicaram que as clades apresentaram diferenças significativas entre si, com algumas mostrando altos níveis de diversidade. Isso sugere que os fatores que influenciam a diversidade genética vão além do isolamento geográfico, insinuando possíveis impactos humanos e dinâmicas ecológicas.

#Examinando Eventos de Mistura de Genes

No cluster Neotropical, as linhagens de S. cerevisiae tinham um número incomum de genes misturados de S. paradoxus. Os pesquisadores queriam entender como esses eventos de mistura ocorreram e suas implicações. Eles identificaram e analisaram os genes introgressados, observando que linhagens das clades mexicanas continham muitos desses genes misturados.

Os pesquisadores descobriram que o número de genes introgressados muitas vezes variava dentro e entre diferentes clades, com as linhagens de agave mexicanas tendo mais. Esse padrão sugeriu que múltiplos eventos de mistura de genes ocorreram ao longo da sua história evolutiva.

#Rastreando as Origens dos Genes Misturados

Pra rastrear as origens dos genes introduzidos, os pesquisadores avaliaram similaridades de sequências com genomas de S. paradoxus. Eles descobriram que a maioria dos genes misturados nas clades de agave mexicanas vinha de uma linhagem de S. paradoxus que é específica do México e frequentemente encontrada em contextos de fermentação de agave. Em contraste, os genes introgressados em linhagens da Guiana Francesa estavam ligados a uma linhagem diferente de S. paradoxus que não é tipicamente associada à produção de agave.

Isso sugere que múltiplos eventos de mistura de genes ocorreram entre diferentes linhagens de S. paradoxus e os ancestrais das linhagens Neotropicais de S. cerevisiae. Esse fenômeno destaca a estreita relação e interações entre as duas espécies no cenário evolutivo da região.

#Conclusão

No geral, os esforços de sequenciamento dos pesquisadores ampliaram a compreensão da diversidade e biogeografia de S. cerevisiae. Eles descobriram duas novas clades dentro do cluster Neotropical, que, junto com clades previamente identificadas, formam uma paisagem genética complexa. As descobertas ilustram como fatores geográficos moldam a diversidade genética encontrada nesta região.

Práticas humanas relacionadas à fermentação, assim como interações entre plantas e insetos, podem também ter um papel na formação das populações de fermento. O sistema de fermentação de agave serve como uma área rica para estudar a genética do fermento e entender a interação entre fatores ecológicos e evolutivos. Mais pesquisas nessa área poderiam revelar ainda mais sobre a história evolutiva desses organismos importantes.