Hibridação em Borboletas: Novas Descobertas

A Hibridização entre diferentes espécies sempre foi vista como um evento raro na evolução animal. Antigamente, achava-se que isso tinha pouco impacto na evolução dos animais. Mas pesquisas recentes mostraram que a hibridização pode ter um papel bem significativo em como as espécies se adaptam e mudam com o tempo. Em vários estudos com animais, os pesquisadores descobriram que a hibridização pode facilitar o compartilhamento de genes vantajosos entre as espécies. Contudo, a maioria dos genes transferidos de uma espécie para outra tende a ser prejudicial para a nova população hospedeira.

Um dos resultados mais interessantes da hibridização é a criação de uma espécie híbrida. Para que uma espécie híbrida sobreviva, deve haver uma certa separação em termos de reprodução em relação às espécies parentais. Isso pode acontecer quando a hibridização leva a mudanças no número de cromossomos, resultando em descendentes híbridos que têm mais dificuldade de se reproduzir com qualquer uma das espécies parentais. Embora esse tipo de mudança cromossômica seja mais comum em plantas, um outro tipo de hibridização, chamado especiação híbrida homoploide, parece ser mais provável em animais. Porém, ainda não se sabe com que frequência isso acontece, porque o fluxo gênico após a hibridização pode obscurecer a história genética de uma das espécies parentais.

Em estudos recentes sobre borboletas, vários casos de especiação híbrida homoploide foram identificados. Este artigo foca na hibridização entre duas espécies de borboletas: a argus marrom do norte (Aricia artaxerxes) e a argus marrom (Aricia agestis). Ambas as borboletas pertencem a uma família conhecida como Lycaenidae, popularmente chamados de blues. Essas duas espécies mostram pequenas diferenças na aparência, especialmente nos padrões das asas. A. agestis geralmente tem manchas laranja mais definidas nas asas do que A. artaxerxes. Mas também rola uma variação considerável dentro de cada espécie, o que dificulta contar com a aparência para diferenciá-las.

Outra diferença importante entre essas espécies é o ciclo reprodutivo. A. artaxerxes tem apenas uma geração por ano, enquanto A. agestis produz duas gerações. Essa diferença nos tempos de reprodução pode ajudar a explicar algumas lacunas geográficas onde essas borboletas são encontradas.

Durante o século 20, as populações do norte da Europa dessas borboletas foram alvo de vários estudos. As conclusões geralmente afirmaram que A. artaxerxes e A. agestis eram espécies separadas, sendo a primeira encontrada principalmente em áreas do norte e a segunda limitada a regiões mais ao sul, como partes da Suécia e da Grã-Bretanha. Nos últimos anos, A. agestis tem se movido para o norte na Grã-Bretanha, indicando uma mudança em seu alcance.

Análises genéticas de duas localizações específicas de genes mostraram que as populações de borboletas no Norte da Inglaterra e no País de Gales provavelmente compartilham ancestralidade híbrida, resultante de hibridização histórica entre as duas espécies. Na Suécia, ambas as espécies são relativamente comuns, mas ocupam diferentes áreas geográficas. A. agestis é encontrada principalmente nas regiões do sul, enquanto A. artaxerxes é amplamente distribuída no restante do país. Na ilha de Öland, um tipo específico de A. artaxerxes, chamado A. a. horkei, tem deixado os pesquisadores intrigados, pois parece semelhante a A. agestis, mas também mantém características de A. artaxerxes, como seu ciclo reprodutivo de geração única por ano.

Pesquisas mostraram que horkei e Blekingehorkei, uma forma encontrada no continente, têm laços genéticos com A. agestis e A. artaxerxes, sugerindo que podem ser híbridos. Para entender melhor a ancestralidade de horkei, os pesquisadores coletaram amostras tanto de A. artaxerxes quanto de A. agestis na Suécia e usaram técnicas genômicas para investigar sua história genética.

A coleta de amostras foi realizada durante o verão de 2022 em áreas onde ambas as espécies de borboletas são encontradas, especificamente no sul da Suécia (incluindo Öland). A coleta de dados focou em capturar vários indivíduos para garantir uma análise abrangente. Os pesquisadores estavam animados para descobrir se o movimento de A. agestis para o sudeste da Suécia resultou em algum fluxo gênico entre as duas espécies.

Com uma amostragem cuidadosa, os pesquisadores coletaram borboletas de diferentes locais. Uma descoberta significativa foi a presença de A. agestis em Nybro, marcando o avistamento registrado mais ao norte dessa espécie na Suécia. No entanto, os pesquisadores não encontraram nenhum local onde ambas as espécies coexistissem de forma próxima. Em vez disso, observaram uma distribuição dispersa com distâncias significativas entre as populações.

A análise genética envolveu sequenciar os genomas completos de 45 borboletas, revelando informações sobre sua composição genética. Os pesquisadores analisaram mais de três milhões de marcadores genéticos de alta qualidade, focando em como as diferenças genéticas variam entre as espécies. A análise de componentes principais mostrou uma clara separação entre A. artaxerxes e A. agestis, enquanto horkei parecia estar em algum lugar no meio.

Para entender melhor a ancestralidade genética, os pesquisadores utilizaram um método chamado ADMIXTURE para avaliar a mistura genética entre as espécies. Os resultados indicaram que horkei carrega cerca de 68-70% de sua ancestralidade de A. artaxerxes. A análise demonstrou que horkei representa uma ancestralidade mista, apoiando a ideia de que é uma linhagem híbrida entre as duas espécies parentais.

Padrões de compartilhamento genético dentro das populações foram examinados para identificar quão relacionadas eram as diferentes borboletas. A pesquisa revelou padrões fortes de agrupamento genético, com horkei mostrando mais semelhanças com seus parentes mais próximos do que com qualquer uma das espécies parentais. Essa descoberta sugeriu que horkei tem uma identidade genética distinta que vem de suas origens híbridas.

Voltando ao DNA mitocondrial, que é herdado maternamente, os pesquisadores descobriram que horkei compartilha uma relação genética próxima com A. artaxerxes. A análise mostrou que horkei forma uma linhagem distinta dentro de A. artaxerxes, implicando que sua origem pode ser rastreada até uma das espécies parentais. É importante notar que horkei não exibe ancestralidade de A. agestis em seu cromossomo sexual Z, sugerindo que seus processos de hibridização foram de alguma forma seletivos.

Após a coleta de dados, os pesquisadores realizaram modelagem de coalescência de múltiplas espécies usando 1.000 marcadores genéticos para aprofundar a história de horkei. Essa análise avançada confirmou as origens híbridas de horkei e estimou que a hibridização provavelmente ocorreu entre 37.000 e 54.000 gerações atrás. Os resultados mostraram que horkei manteve uma identidade genética única ao longo desse tempo.

Entender a Diversidade Genética dentro de horkei é essencial, pois fornece insights sobre como a hibridização afeta as populações. Os pesquisadores descobriram que horkei tem um nível de diversidade genética maior do que qualquer uma de suas espécies parentais, provavelmente devido à sua ancestralidade híbrida. Essa riqueza genética pode permitir que horkei se adapte mais facilmente a ambientes em mudança.

A investigação também analisou a ancestralidade local dentro de horkei. Os resultados indicaram que as contribuições genéticas de A. artaxerxes eram significativamente maiores do que as de A. agestis. Notavelmente, enquanto horkei mostrava uma mistura de ancestrais ao longo de seu genoma, seu cromossomo Z parecia predominantemente influenciado por A. artaxerxes.

Essas descobertas implicam que horkei não é apenas uma subespécie de A. artaxerxes, mas deve ser reconhecido como uma linhagem híbrida estável formada pela cruzamento de A. artaxerxes e A. agestis. Além disso, comparações genéticas entre horkei e Blekingehorkei indicaram que este último provavelmente se misturou ainda mais com A. artaxerxes.

A discussão segue sobre se horkei deve ser classificado como uma espécie distinta. Visões tradicionais que afirmam que duas espécies devem estar completamente isoladas reprodutivamente podem sugerir o contrário. No entanto, considerando outras formas de isolamento, como diferenças geográficas e ecológicas, pode ser razoável classificar horkei como sua própria espécie, dado suas características e história únicas.

Em resumo, essa pesquisa contribui para nossa compreensão sobre hibridização e seu papel na evolução das borboletas. Estudando a composição genética e a ancestralidade de horkei, os cientistas reuniram informações valiosas sobre como a hibridização pode levar à formação de novas espécies. À medida que os pesquisadores continuam explorando essas linhagens híbridas, poderão obter mais insights sobre as complexidades da evolução e como as espécies se adaptam a seus ambientes ao longo do tempo. A linhagem distinta de horkei oferece um exemplo fascinante de como espécies diferentes podem cruzar e dar origem a novas formas de vida que prosperam em nichos ecológicos únicos.