O Papel da Seleção nas Características das Libélulas
Esse estudo explora os padrões de seleção em duas espécies de libélulas e suas características.
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Índice
Por muitos anos, cientistas têm trabalhado para entender como a Seleção natural e a seleção sexual moldam as características que vemos nos seres vivos. Seleção se refere ao processo que favorece certas características em detrimento de outras, influenciando como as espécies evoluem ao longo do tempo. Compreender como a seleção funciona em populações selvagens nos ajuda a entender padrões maiores de evolução entre diferentes grupos de organismos.
Nos últimos anos, pesquisadores tentaram conectar o que acontece dentro de populações locais (microevolução) com mudanças que ocorrem ao longo do tempo em muitas populações ou espécies (macroecvolução). Uma ideia que ajuda nessa conexão é o conceito de "paisagem adaptativa". Essa ideia sugere que as populações existem em superfícies onde experimentam diferentes níveis de aptidão com base em suas características. Acredita-se que as populações se movam em direção aos picos nessas superfícies, representando as características mais vantajosas.
No entanto, ainda existem lacunas no conhecimento. Por exemplo, não está claro se os padrões de seleção que vemos em uma população refletem os de diferentes populações ao longo do tempo. Alguns estudos mostraram que as características podem variar bastante em curtos períodos, no entanto, muitos modelos assumem que características benéficas permanecem constantes por milhões de anos. Como podemos conciliar essas ideias?
Este artigo oferece uma nova perspectiva ao examinar duas espécies de libélulas muito relacionadas. Ao estudar como essas espécies são afetadas pela seleção em seus ambientes, pretendemos entender melhor como processos de seleção local podem levar a características adaptativas estáveis ao longo de longos períodos.
Organismos do Estudo
A libélula bluet e a libélula comum são duas espécies muito similares que compartilham habitats em lagos e outros corpos d'água. Elas têm diferentes morfos de cor, o que significa que podem aparecer em várias cores, especialmente entre as fêmeas. Essa variação de cor pode influenciar como elas se reproduzem e interagem entre si.
Ambas as espécies são predadores gerais que se alimentam de insetos pequenos, tornando-as caçadoras eficazes em seus ecossistemas. Elas também são conhecidas por suas exibições de acasalamento complexas, onde os machos competem pela atenção das fêmeas. Entender seus sistemas de acasalamento e os fatores que afetam sua seleção pode nos dizer muito sobre como a seleção opera em ambientes similares.
Objetivos da Pesquisa
O objetivo deste estudo é cumprir três metas principais:
- Medir como características relacionadas à aptidão, como tamanho do corpo e forma das asas, são afetadas pela seleção em ambas as espécies.
- Analisar os sistemas de acasalamento das duas libélulas, observando de perto os fatores que influenciam a escolha de parceiros e a competição.
- Investigar como as Condições Ecológicas que cercam essas espécies influenciam as tendências que vemos na seleção e como esses padrões podem estar relacionados à estabilidade a longo prazo em suas características.
Trabalho de Campo
Para coletar dados, os pesquisadores realizaram levantamentos de campo em vários locais na Suécia, capturando ambas as espécies em locais cuidadosamente escolhidos. As capturas foram feitas em dias ensolarados, quando as libélulas estavam mais ativas. Os pesquisadores observaram diferenças individuais nas características, fatores ambientais e interações comportamentais durante o acasalamento.
Cada libélula capturada foi examinada, registrada e liberada após a coleta de dados. Esses dados incluíram medições de tamanho, forma e cor, que são essenciais para analisar como essas características podem ser selecionadas na natureza ao longo do tempo.
Medindo Componentes de Aptidão
Dois principais componentes de aptidão foram estudados:
- Sucesso no Acasalamento dos Machos: Isso foi determinado comparando as características dos machos que foram observados acasalando com aqueles que estavam sozinhos. Machos que acasalaram com sucesso receberam uma pontuação de sucesso maior, o que permite que os pesquisadores vejam quais características foram favorecidas pelas fêmeas.
- Fecundidade das Fêmeas: Isso se refere ao sucesso reprodutivo das fêmeas, medido pelo número de ovos depositados. As fêmeas foram mantidas em condições controladas para monitorar quantos ovos produziam, dando uma ideia clara de como o tamanho do corpo e outras características podem influenciar o sucesso reprodutivo.
Analisando Características
Os pesquisadores tiraram várias medições para avaliar o tamanho do corpo e a forma das asas das libélulas. Eles aplicaram técnicas como imagens digitais e análise estatística para investigar como essas características se relacionavam com os componentes de aptidão.
As formas das asas eram particularmente interessantes porque podem afetar o quão bem as libélulas voam e, assim, quão bem-sucedidas são no acasalamento e na evasão de predadores. Isso oferece insights sobre como a forma física se relaciona com os papéis ecológicos que desempenham.
Resultados
Seleção sobre o Tamanho do Corpo
Através da análise de ambas as espécies, foi encontrado que tamanhos de corpo maiores favoreciam as libélulas fêmeas. Isso significa que fêmeas com corpos maiores tendiam a produzir mais ovos. Curiosamente, enquanto tamanhos de corpo maiores também eram favorecidos para os machos, houve diferenças entre as duas espécies. Uma espécie mostrou preferência por machos menores ou maiores, indicando dinâmicas de seleção mais complexas.
Seleção sobre a Forma das Asas
As análises de forma das asas revelaram que ambas as espécies apresentavam uma forma de seleção estabilizadora, sugerindo que existia uma forma de asa ótima que era mais vantajosa. Apesar de serem espécies distintas, suas formas de asas exibiam semelhanças surpreendentes. Isso pode implicar que, mesmo com histórias evolutivas diferentes, pressões ecológicas similares moldam suas capacidades de voo.
Sistemas de Acasalamento e Insights Ecológicos
Examinar os sistemas de acasalamento de ambas as libélulas mostrou diferenças notáveis em como os machos interagiam com as fêmeas. A influência de fatores como densidade de machos, razões de sexo operacionais e frequências de morfos de cor das fêmeas apontou para uma interação complexa entre fatores ecológicos e seleção sexual.
Ao olhar para as relações entre pressões de seleção e esses parâmetros ecológicos, ficou claro que as condições locais influenciam significativamente como as características são selecionadas. Isso reforça a ideia de que processos microevolutivos podem nos informar sobre padrões evolutivos mais amplos.
Discussão
Os resultados deste estudo destacam a importância de entender tanto padrões de seleção local quanto mais amplos. Embora as pressões de seleção possam variar, elas podem levar ao estabelecimento de características adaptativas estáveis ao longo do tempo. Os nichos ecológicos compartilhados das duas espécies de libélulas implicam um potencial para evolução síncrona, onde ambas as espécies respondem de maneira similar às mudanças ambientais.
Dada sua relação próxima, estudar essas espécies juntas forneceu insights valiosos sobre como a seleção opera em diferentes níveis. Os resultados sugerem que características benéficas para a sobrevivência e reprodução podem ser mantidas entre as populações, mesmo com a mudança das condições.
Juntos, o trabalho ilustra o potencial para interações complexas entre seleção, contexto ecológico e trajetória evolutiva, enfatizando que estudos evolutivos devem considerar tanto variações de curto prazo quanto adaptações de longo prazo.
Conclusão
Este estudo demonstra como duas espécies de libélulas similares podem esclarecer as conexões entre processos microevolutivos e padrões macroevolutivos. Ao vincular fatores ecológicos à seleção, os pesquisadores podem ter uma compreensão melhor de como características adaptativas persistem e evoluem ao longo do tempo. Com esse trabalho, aprofundamos nosso conhecimento em biologia evolutiva e abrimos caminhos para pesquisas futuras que podem explorar essas conexões de forma mais profunda. Considerando não apenas as características em si, mas o contexto ecológico em que se desenvolvem, podemos aprimorar nossa compreensão da dança intrincada da evolução.
Título: Persistence of the ecological niche in pond damselflies underlies a stable adaptive zone despite varying selection
Resumo: Following the development of regression-based methods to estimate natural and sexual selection, evolutionary biologists have quantified the strength, mode and direction of selection in natural populations. Although this approach has been successful, its limitations include lack of replication across species, compromising the generality of the inferences beyond microevolutionary time scales. Here, we carried out a comparative study of selection on wing shape and body size across multiple populations of two closely related and ecologically similar pond damselflies: Enallagma cyathigerum and Ischnura elegans (Odonata: Coenagrionidae). We found weak stabilizing selection on wing shape in both sexes, and no evidence that selection on this trait differed between the species. In contrast, selection on body size was curvilinear in males and directional in females, and they differed in form (males) and intensity (females) between these two species. By analyzing selection on the fine-grained spatial scale, we found that selection on male body size was shaped by the local mating system, and the relationship between mating system characteristics and directional selection was remarkably consistent across these species. Finally, we present a graphical model that links contemporary selection and macroevolution. Based on this model, we conclude that the persistence in ecological modes of life in pond damselflies offers a plausible explanation for why varying selection in nature may still result in a stable adaptive zone lasting millions of years.
Autores: Masahito Tsuboi, A. Gupta, E. I. Svensson, H. Frietsch
Última atualização: 2024-10-16 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.19.512907
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.19.512907.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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