O Legado Genético do Morango Silvestre em Meio às Mudanças Climáticas
Pesquisas mostram como os ciclos climáticos moldaram as populações de morangos silvestres pela Europa.
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Índice
- Impactos nas Espécies de Plantas
- Foco no Morango Silvestre
- Estrutura Populacional do Morango Silvestre
- Diversidade Genética e Tamanhos Eficazes das Populações
- Áreas de Refúgio Históricas
- Populações Centrais vs. Populações Periféricas
- Tendências Atuais e Implicações Futuras
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
A Terra passou por ciclos de aquecimento e resfriamento nos últimos 2,58 milhões de anos, durante um período conhecido como Quaternário. Esses ciclos afetaram várias espécies, fazendo com que diminuíssem em número ou expandissem seu alcance em diferentes momentos. Entender essas mudanças ajuda os cientistas a aprender como as espécies podem responder a futuras mudanças climáticas e como proteger a biodiversidade.
Antes dos métodos modernos de estudo da genética, os pesquisadores se baseavam no estudo de pólen antigo e fósseis para ver como esses ciclos afetaram as espécies. Agora, novas técnicas em genética permitem que os cientistas investiguem a Diversidade Genética e a história das espécies, dando mais clareza sobre suas respostas às mudanças climáticas no passado.
Impactos nas Espécies de Plantas
Enquanto árvores e arbustos mostraram resiliência durante esses ciclos, muitas plantas herbáceas, especialmente as que prosperam em ambientes mais frios, não foram tão bem estudadas. Por exemplo, dois tipos de ladrão-alpino foram encontrados apresentando estruturas populacionais fortes na Europa, indicando como os climas passados moldaram seu perfil genético. Por outro lado, algumas espécies de morango, como o morango cremoso, mostraram ser bem resistentes às condições climáticas do passado.
Foco no Morango Silvestre
Este estudo analisa mais de perto o morango silvestre, um membro da família das rosas, que é encontrado em vários habitats pela Europa. Conhecido por sua capacidade de se reproduzir sexual e assexualmente, o morango silvestre tem uma ampla distribuição e também está presente em partes da América do Norte.
Na nossa análise, coletamos amostras de 200 plantas de morango silvestre pela Europa e sequenciamos seus genomas. Ao identificar marcadores genéticos, conseguimos examinar a Estrutura Populacional e a história climática dessa espécie.
Estrutura Populacional do Morango Silvestre
Nossa pesquisa revelou dois grupos genéticos principais dentro do morango silvestre europeu: um localizado principalmente na Europa Ocidental e o outro na Europa Oriental. Usamos vários métodos para analisar os dados genéticos, incluindo análise de componentes principais e construção de árvores filogenéticas.
A análise mostrou uma distinção clara entre as populações ocidental e oriental com base nas informações genéticas. Essa descoberta indica que essas populações provavelmente sobreviveram em regiões separadas durante períodos glaciais rigorosos, onde puderam evoluir de forma independente.
Diversidade Genética e Tamanhos Eficazes das Populações
Uma análise mais aprofundada do estado atual dessas populações revelou que as populações orientais geralmente tinham tamanhos efetivos de população maiores em comparação com as ocidentais. Isso sugere que, enquanto as populações orientais permaneceram mais estáveis, as ocidentais são mais vulneráveis a mudanças ambientais.
Ao examinarmos a diversidade genética, notamos que as populações em áreas mais frias do norte exibiam sinais de endogamia e menor diversidade genética em comparação com aquelas mais ao sul. Isso pode ser atribuído à fragmentação do habitat e aos desafios de sobreviver em climas mais rigorosos.
Áreas de Refúgio Históricas
As partes mais ao sul da Europa, especialmente penínsulas como a Ibérica, os Apeninos e os Bálcãs, serviram como áreas de refúgio importantes para muitas espécies de plantas e animais durante as últimas eras do gelo. Nosso estudo mostrou que as populações de morango silvestre nessas regiões divergiram significativamente umas das outras, estabelecendo linhagens distintas que provavelmente persistiram mesmo durante eventos climáticos severos.
Populações Centrais vs. Populações Periféricas
Por meio de nossas análises demográficas, identificamos dois padrões contrastantes entre as populações. As populações centrais de regiões como Croácia e Romênia exibiram diversidade genética estável ao longo do tempo, sugerindo que essas áreas permaneceram habitáveis durante os períodos glaciais. Em contraste, as populações periféricas mostraram mais flutuações, enfrentando gargalos e isolamento durante condições climáticas severas.
Esse padrão destaca a importância das áreas de refúgio centrais na manutenção da diversidade genética. Essas áreas atuaram como reservatórios durante os períodos glaciais, permitindo uma posterior expansão e re-hibridização quando as condições melhoraram.
Tendências Atuais e Implicações Futuras
Ao olharmos para os dados, fica claro que a história climática do morango silvestre influenciou sua atual estrutura genética. Atualmente, as populações centrais no sul da Europa fornecem um forte reservatório genético, enquanto as populações do norte estão mais fragmentadas e em risco de declínio.
Essa compreensão tem implicações importantes para a conservação da biodiversidade. Proteger as populações centrais e seus habitats pode ajudar a manter a diversidade genética, que é crucial para a resiliência das espécies contra futuras mudanças climáticas.
Conclusão
Em conclusão, nossas descobertas ilustram o impacto profundo dos ciclos climáticos passados na estrutura genética das populações de morango silvestre pela Europa. Ao reconhecer os distintos grupos genéticos e suas implicações históricas, podemos informar melhor as estratégias de conservação voltadas para preservar a biodiversidade diante das mudanças climáticas em andamento. À medida que continuamos a estudar essas relações, fica cada vez mais claro que entender o passado é essencial para proteger nosso mundo natural no futuro.
Título: Late Quaternary climatic impact on the woodland strawberry genome: a perennial herb's tale
Resumo: Exploring a species paleohistory is crucial for understanding its responsiveness to climatic events, identifying drivers of adaptation, and developing effective biodiversity conservation strategies in the face of ongoing climate change. We analyzed 200 genomes of the perennial herb woodland strawberry (Fragaria vesca L.) from across Europe and investigated the population structure and demographic history of the species during past geoclimatic events. We found a clear division of populations into western and eastern genetic clusters, indicative of distinct glacial refugia and adaptations to variation in temperature seasonality. The eastern core populations were several times larger (defined as effective population size, NE) than populations in other regions, showed no evidence of inbreeding, and were resilient to several glacial maxima. However, we observed decreasing NE and higher inbreeding in populations toward range edges, particularly in the north, where these individuals went through bottlenecks during glaciations. Population divergence suggested that western and eastern Europe were colonized from separate refugia in multiple waves during the Holocene, while the largest current populations from the northern Mediterranean to southern regions of the Nordic countries formed a connected population chain with gene flow between eastern core populations and western Europe, primarily occurring through Central Europe. Similar patterns of colonization and hybridization may have occurred during past interglacial periods, contributing to the present-day population structure of woodland strawberry. We suggest that the unprecedented resolution of the species climatic history across six glacial-interglacial cycles presented here holds the promise of transforming the general understanding of species paleohistory through geoclimatically tracing ancestral haplotypes.
Autores: Timo Hytonen, T. Toivainen, J. S. Salonen, J. Kirshner, S. Lembinen, H. De Kort, A. Lyyski, P. P. Edger, H. S. Hilmarsson, J. H. Hallsson, D. J. Sargent, K. Olbricht, J. F. Sanchez-Sevilla, L. Jaakola, J. A. Stenberg, B. Duralija, J. Labokas, H. Vare, J. Salojarvi, P. Auvinen, D. Pose, V. A. Albert
Última atualização: 2024-10-14 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.09.617376
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.09.617376.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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