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# Biologia# Biologia evolutiva

Novas Descobertas Sobre a Diversidade Genética dos Bonobos

Pesquisas mostram que existem populações de bonobos com traços genéticos únicos.

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Os bonobos são um tipo de grande macaco, bem próximo dos humanos, e atualmente estão classificados como ameaçados de extinção, com menos de 20.000 restantes na natureza. Esses animais são encontrados principalmente nas florestas da República Democrática do Congo (RDC). A pesquisa sobre bonobos é limitada por causa de questões sociais na região que dificultaram estudos mais aprofundados ao longo dos anos. Mesmo assim, os bonobos são criaturas fascinantes porque vivem em estruturas sociais que incluem machos e fêmeas e se envolvem em vários comportamentos sociais que não estão diretamente relacionados à reprodução.

Diversidade Genética entre Bonobos

Historicamente, pensava-se que os bonobos eram um grupo geneticamente uniforme. No entanto, estudos recentes mostraram o contrário. Pesquisas analisaram o DNA mitocondrial (mtDNA) de bonobos de várias comunidades, revelando que existem diferentes grupos Genéticos. Seis principais agrupamentos genéticos, ou haplogrupos, foram identificados, cada um associado a áreas geográficas específicas na África. Isso sugere que há mais diversidade genética entre os bonobos do que se pensava antes.

Uma análise mais detalhada de 20 bonobos vivendo em um santuário mostrou que eles podem ser classificados em três grupos distintos com base em seus exomas, que são partes do DNA que codificam proteínas. Essa classificação foi apoiada por vários métodos de análise genética, incluindo Análise de Componentes Principais (PCA), que visualiza diferenças genéticas, e um método chamado ADMIXTURE, que determina a composição desses grupos genéticos. A presença desses três grupos sugere que os bonobos não compartilham uma única herança genética, como se pensava antes.

Entendendo a Estrutura Populacional

Para medir o quão diferentes são esses grupos, os cientistas usaram uma estatística chamada FST, que mostra a diferenciação genética entre populações. A maior diferenciação foi encontrada entre dois dos grupos, o que sugere que eles são bem distintos uns dos outros. Comparando esses valores com outras espécies, como humanos e chimpanzés, coloca os bonobos em um contexto que mostra que eles têm uma diversidade genética significativa entre suas populações.

Apesar desse conhecimento, identificar as localizações geográficas exatas dos membros do grupo no santuário ainda é um desafio. Mesmo assim, os pesquisadores conseguiram conectar algumas de suas amostras a haplótipos de mtDNA conhecidos de populações de bonobos selvagens, dando-lhes pistas sobre as origens geográficas dos bonobos do santuário.

As Origens Geográficas dos Grupos de Bonobos

Analisando o mtDNA de várias populações de bonobos selvagens, os cientistas puderam fazer suposições fundamentadas sobre de onde podem vir os três grupos. Embora existam características genéticas sobrepostas entre algumas populações, as sequências de mtDNA dos bonobos do santuário se alinham bem com aquelas de regiões geográficas específicas. As descobertas sugeriram que dois dos grupos de bonobos provavelmente são da parte oeste da RDC, enquanto o terceiro grupo está associado à região central.

Uma árvore filogenética, que representa visualmente as relações genéticas, também apoia essas descobertas, mostrando como os grupos se agrupam com base em características genéticas semelhantes. Os pesquisadores nomearam os grupos com base em suas supostas origens geográficas: as populações 'Extremo-Oeste', 'Oeste' e 'Central'.

Estimando os Tempos de Separação entre as Populações de Bonobos

Entender quando esses grupos se separaram uns dos outros adiciona mais uma camada à sua história evolutiva. Para estimar o tempo de divergência entre os grupos, os pesquisadores usaram dados de genoma completo de outros bonobos, buscando padrões nas sequências genéticas. A análise indicou que os bonobos Centrais e Ocidentais se separaram há cerca de 145.000 anos, enquanto as populações Oeste e Extremo-Oeste divergiram há cerca de 60.000 anos.

A comparação com chimpanzés também fornece um contexto, com o ancestral comum de bonobos e chimpanzés estimado para ter existido há cerca de 1,29 milhão de anos. Essas estimativas destacam que as distinções genéticas entre as populações de bonobos são profundas e refletem histórias complexas.

Diferenças em Diversidade Genética e Tamanho Populacional

Há diferenças notáveis na diversidade genética entre as populações de bonobos estudadas. Os bonobos Centrais mostraram os maiores níveis de diversidade genética, enquanto os bonobos do Extremo-Oeste mostraram os menores. Essa variação provavelmente está enraizada em suas diferentes histórias demográficas.

Os cálculos do tamanho efetivo da População (Ne) também refletem essas diferenças, com a população do Extremo-Oeste tendo o menor Ne, sugerindo que eles experimentaram maior isolamento e menos troca genética com outros grupos de bonobos. Esse baixo Ne é preocupante, pois implica um maior risco de endogamia e outros problemas genéticos que podem surgir de um pool gênico limitado.

Investigando a Endogamia

A endogamia, o acasalamento de indivíduos próximos geneticamente, pode levar ao aumento de características genéticas prejudiciais surgindo devido à falta de diversidade genética. Neste estudo, os pesquisadores examinaram segmentos de homozigosidade (ROH), que são partes do DNA onde duas cópias são idênticas porque foram herdadas de um ancestral comum recente. Os bonobos na região do Extremo-Oeste mostraram ROH significativamente mais longos em comparação com os de outros grupos, indicando níveis mais altos de endogamia.

Além disso, a análise de identidade por descendência (IBD) revelou que os bonobos do Extremo-Oeste compartilham mais semelhanças genéticas entre si do que com indivíduos de outros grupos. Essa maior parentesco sugere maior endogamia dentro de sua população, uma tendência que pode ter sérias implicações para sua sobrevivência a longo prazo.

Sinais de Seleção Positiva

Dadas as diferenças genéticas entre as populações de bonobos, é possível que elas tenham se adaptado ao longo do tempo aos seus ambientes específicos. Os pesquisadores verificaram evidências de seleção positiva-mudanças genéticas que deram vantagens às populações em seus ambientes. Eles identificaram genes específicos que mostraram mudanças significativas nas frequências alélicas entre as populações, indicando possíveis adaptações às condições locais.

Por exemplo, um gene ligado à regulação de sódio mostrou mudanças notáveis, junto com vários outros genes associados a várias funções. Essas descobertas sugerem que as diferentes populações de bonobos podem estar se adaptando aos desafios distintos de seus respectivos ambientes, embora mais pesquisas com amostras maiores sejam necessárias para confirmar essas adaptações.

Implicações para a Conservação

A descoberta de populações de bonobos geneticamente distintas, com histórias e níveis de diversidade genética diferentes, traz implicações importantes para os esforços de conservação. Como esses grupos parecem ter experimentado diferentes níveis de isolamento e endogamia, estratégias de conservação direcionadas que considerem essas diferenças são essenciais.

Os dados genéticos sugerem que os bonobos do Extremo-Oeste, em particular, podem estar em risco devido ao seu baixo Ne e ao potencial de problemas genéticos resultantes da endogamia. Os programas de conservação devem se concentrar em manter a diversidade genética e abordar os desafios únicos que cada grupo enfrenta para garantir a sobrevivência dessa espécie ameaçada.

Conclusão

Resumindo, esta pesquisa revela que os bonobos não são um grupo homogêneo, mas sim consistem em três populações distintas com suas próprias identidades genéticas e histórias evolutivas. À medida que a ameaça de extinção paira sobre os bonobos, entender sua estrutura genética e diversidade é vital para desenvolver estratégias de conservação eficazes. Estudos genômicos futuros em toda a sua faixa geográfica poderiam fornecer uma visão mais profunda sobre a biologia e ecologia dessa espécie fascinante, ajudando a garantir seu futuro na natureza.

Fonte original

Título: Deep genetic substructure within bonobos

Resumo: Establishing the genetic and geographic structure of populations is fundamental both to understand their evolutionary past and preserve their future, especially for endangered species. Nevertheless, the patterns of genetic population structure are unknown for most endangered species, including some of our closest living relatives. This is the case of bonobos (Pan paniscus) which together with chimpanzees (Pan troglodytes) are humans closest living relatives. Chimpanzees live across equatorial Africa and are classified into four subspecies (Groves, 2001), with some genetic population substructure even within subspecies. Conversely, bonobos live exclusively in the Democratic Republic of Congo and are considered a homogeneous group with low genetic diversity (Fischer et al. 2011) despite some population structure inferred from mtDNA. Nevertheless, mtDNA aside, their genetic structure remains unknown, hampering our understanding of the species and conservation efforts. Placing bonobos genetics in space is however challenging because, being endangered, only non-invasive sampling is possible for wild individuals. Here, we jointly analyse the exomes and mtDNA from 20 wild-born bonobos, the whole-genomes of 10 captive bonobos and the mtDNA of 61 wild individuals. We identify three genetically distinct bonobo groups of inferred Central, Western and Far-Western geographic origin within the bonobo range. We estimate the split time between the central and western populations to [~]145,000 years ago, and genetic differentiation to be in the order of that of the closest chimpanzee subspecies. We identify putative signatures of differential genetic adaptation among populations for genes associated with homeostasis, metabolism and the nervous system. Furthermore, our estimated long-term Ne for Far-West ([~]3,000) is among the lowest estimated for any great ape lineage. Our results highlight the need of attention to bonobo substructure, both in terms of research and conservation. Highlights- We identified three genetically distinct populations of bonobos, inferred as having Central, Western and Far-Western geographic origin within the species range. The estimated split time is [~]145,000 years ago for the Central and Western populations, and [~]60,000 years ago for the two Western populations. - The genetic differentiation between the Central and Far-Western bonobo populations is in the order of that between Central and Eastern chimpanzee subspecies, while the genetic differentiation among Western bonobo populations is similar to that among human groups. - Once substructure is accounted for, we infer a long-term effective population size (Ne) of only [~]3,000 for Far-Western bonobos, genetic isolation and inbreeding.

Autores: Aida M Andres, S. Han, C. de Filippo, G. Parra, J. R. Meneu, R. Laurent, P. Frandsen, C. Hvilsom, I. Gronau, T. Marques-Bonet, M. Kuhlwilm

Última atualização: 2024-07-01 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.01.601523

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.01.601523.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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