terça-feira, 24 de abril de 2018

Almost 1500 bird species face extinction and we’re to blame

Birds face a torrent of threats
Birds face a torrent of threats
Danny Green / naturepl.com
1469 bird species are threatened with extinction, warns a global report. That is around one-eighth of the 10,966 known species.

Farming is the biggest single threat. 74 per cent of the threatened birds – 1091 species – are in trouble because of expansion and intensification of farming. This is true of tropical species in South America and farmland birds in Europe such as skylarks, lapwings and corn buntings.

The 2018 State of the World’s Birds report was released on Monday by BirdLife International at a conference on bird migration.
It reveals that farms now occupy six times more of Earth’s land surface than they did 300 years ago, rising from 6 to 38 per cent between 1700 and today.

Falling birds

“It’s being driven by changing human consumption patterns, especially an increasing switch to a high-meat diet,” says lead author Tris Allinson of Birdlife International. “Today, two-and-a-half times more people are overweight than undernourished, and average daily protein consumption is a third higher than needed.”

The growth of agriculture is destroying birds’ habitat. In the tropics, the problem is that farms are spreading out onto ever more land “to grow things like cocoa, sugar, soya, coffee and palm oil that’s driving the loss of habitat,” says Allinson. “In the developed world, it’s the intensification that’s the problem.”

This loss of habitat is even putting pressure on relatively common species, like turtle doves in Europe and Asia and grey parrots in Africa. “The trend we’re really noticing is seeing more familiar, widespread species in trouble,” says Allinson.

The loss of land is being compounded by other disruptive human activities, like logging and draining of wetlands. “Logging is often the precursor to turning over land to farmers,” says Allinson.

A rescue plan

Hunting is also putting pressure on 517 threatened species. For example, the yellow-breasted bunting was classed as “least concern” 15 years ago but is now “critically endangered”. Thousands are illegally caught, killed and eaten as delicacies in Asia, especially China. Every year an estimated 12 to 38 million migratory songbirds, such as blackcaps, meet the same end in the Mediterranean.
Climate change is a threat to 485 species. They include snowy owls, which are classed as “vulnerable”: their snowy habitat is shrinking because the Arctic tundra is warming rapidly.
Allinson says we can save many of the threatened birds. “We do know how to restore degraded ecosystems, and we can farm more sustainably,” he says. “The solutions are there.”

Fonte: https://www.newscientist.com/article/2167134-almost-1500-bird-species-face-extinction-and-were-to-blame/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&campaign_id=RSS%7CNSNS-
Shirerpeton: nova espécie de anfíbio da era dos dinossauros
Posted: 24 Apr 2018 10:21 AM PDT
Reconstrução do Shirerpeton isajii
© Takumi Yamamoto
Um anfíbio fossilizado encontrado no Japão foi identificado como uma nova espécie da família Albanerpetontidae, que foi extinta há cerca de 3 milhões de anos. 
 
O fóssil foi descoberto na escarpa fossilífera de Kuwajima, uma região proclamada como "monumento natural" pelo governo e que data de aproximadamente 130 milhões de anos, ou seja, período Cretáceo inferior, parte da Era Mesozoica. Para saber mais sobre a espécie, clique em "Leia Mais".

Esse foi o primeiro fóssil de albanerpetontídeo achado no Japão e representa um dos registros mais antigos dessa família de anfíbios na Ásia, disseram os oficiais do conselho de educação de Hakusan em 6 de abril. O fóssil foi estudado por Susan Evans, uma professora de morfologia de vertebrados e paleontologia da University College London em parceria com Ryoko Matsumoto, curador do Museu de História Natural de Kanagawa. 
 
Os cientistas disseram que albanerpetontídeos são anfíbios terrestres que parecem ter surgido na Terra entre 160 e 65 milhões de anos e se extinguiram há cerca de 3 milhões de anos. Lembrando uma salamandra, seus fósseis foram encontrados na América do Norte, Europa e Usbequistão. 
 
Uma tomografia computadorizada do espécime encontrado em Kuwajima mostrou 43 pedaços de ossos incluindo partes do crânio, espinha e membros traseiros. O fóssil foi atribuído ao grupo dos albanerpetontídeos baseado na forma da mandíbula inferior entre outros traços anatômicos.
Fóssil do anfíbio
© Hakusan, Ishikawa Prefecture
Os restos fossilizados do animal foram analisados e estima-se que o animal medisse cerca de 60 cm de comprimento, o que faz dele menor que indivíduos de outras espécies de albanerpetontídeos conhecidos.
 
Seu osso frontal tem uma forma distinta, que ajudou a diferenciá-lo. Essa e outras características levaram os cientistas a concluir que trata-se de uma nova espécie.
 
Os pesquisadores nomearam a espécie como Shirerpeton isajii em homenagem a Shinji Isaji, que dirige a comissão de investigação fóssil do Grupo Tetori, uma associação do governo municipal de Hakusan dedicado a estudar os fósseis de Kuwajima.

Consórcio com participação da FAPESP quer sequenciar o DNA de toda a vida na Terra Projeto pretende sequenciar o genoma de 1,5 milhão de espécies de plantas, animais, fungos e outros organismos eucariontes (foto: Andreas Weith / Wikimedia)

Consórcio com participação da FAPESP quer sequenciar o DNA de toda a vida na Terra

24 de abril de 2018

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Estima-se que existam na Terra entre 10 milhões e 15 milhões de espécies eucarióticas, como plantas, animais, fungos e outros organismos cujas células têm um núcleo que abriga seu DNA cromossômico. Mas apenas 14% deles (2,3 milhões) são conhecidos e menos de 0,1% (15 mil) tiveram seu DNA sequenciado completamente.

O conhecimento dessa pequena fração da biodiversidade terrestre resultou em enormes avanços na agricultura, medicina e indústrias baseadas em biotecnologia, além de melhorias nas estratégias para conservação de espécies ameaçadas de extinção, avaliam pesquisadores da área.

A fim de preencher a enorme lacuna no conhecimento e explorar o potencial científico, econômico, social e ambiental da biodiversidade eucariótica terrestre, um consórcio internacional pretende sequenciar, catalogar e caracterizar o genoma de todas as espécies eucarióticas da Terra ao longo de 10 anos.
Os objetivos e os desafios da iniciativa, denominada Projeto BioGenoma da Terra (EBP, na sigla em inglês), foram descritos em um artigo publicado nesta segunda-feira (23/04) na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), da Academia Norte-Americana de Ciências.
O projeto terá participação da FAPESP no âmbito dos programas de Pesquisas em Caracterização, Conservação, Restauração e Uso Sustentável da Biodiversidade (BIOTA) e de Pesquisa em eScience e Data Science.

“A participação da FAPESP no Projeto BioGenoma da Terra abre para pesquisadores no Estado de São Paulo a possibilidade de participarem em um dos projetos de pesquisa mais ousados da atualidade. Além disso, sendo o Brasil um dos países mais biodiversos, os objetivos podem contribuir de forma muito destacada para o país”, disse Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da FAPESP.

O projeto é considerado um dos mais ambiciosos da história da biologia e, na avaliação de seus coordenadores, só será possível realizá-lo agora em razão dos avanços na tecnologia de sequenciamento genômico, computação de alto desempenho, armazenamento de dados e bioinformática e da queda de custo do sequenciamento de genoma. E, além disso, da valorização dos biobancos – locais que armazenam a biodiversidade de forma catalogada, como museus, herbários e centros de coleção de culturas.

Com o custo atual de US$ 1 mil para sequenciar o genoma de um vertebrado de tamanho médio caindo, será possível sequenciar, ao custo aproximado de US$ 4,7 bilhões, o genoma de todo o 1,5 milhão de espécies conhecidas de eucariotos. E também de entre 10 e 15 milhões de espécies desconhecidas – a maioria deles organismos unicelulares, insetos e pequenos animais nos oceanos –, estimam os coordenadores do projeto.

O custo, que inclui gastos com instrumentos de sequenciamento, coletas de amostras, armazenamento, análise, visualização e disseminação de dados e gerenciamento de projetos, é comparável ao investido no Projeto Genoma Humano, iniciado em 1990 e concluído em 2003, que custou US$ 4,8 bilhões.

Os investimentos no Projeto Genoma Humano tiveram enormes impactos não apenas na medicina humana, mas também na medicina veterinária, biociência agrícola, biotecnologia, ciência ambiental, energia renovável, ciência forense e na biotecnologia industrial. Um relatório de 2013 do Battelle Memorial Institute estimou o benefício financeiro do projeto para a economia dos Estados Unidos em cerca de US$ 1 trilhão.

Após a conclusão do Projeto Genoma Humano, muitos organismos de importância biomédica, agrícola e industrial tiveram seus genomas sequenciados. E, em 2015, um grupo de pesquisadores das universidades da Califórnia em Davis e de Illinois e do Instituto Smithsonian, nos Estados Unidos, organizou uma reunião com representantes de universidades, instituições de pesquisa e agências de fomento de diferentes países – que deu origem ao Projeto BioGenoma da Terra – em que decidiram que um projeto ainda mais ambicioso era necessário: sequenciar o DNA de toda a vida complexa na Terra.

O professor de evolução e ecologia na Universidade da Califórnia em Davis e presidente do grupo de trabalho que originou o projeto, Harris Lewin, estima que os impactos econômicos do projeto BioGenoma da Terra poderão ser semelhantes ou até mesmo superar os do Projeto Genoma Humano. Com a diferença de que serão distribuídos globalmente e, principalmente, para países em desenvolvimento, como o Brasil, que detém grande parte da biodiversidade mundial, ponderou.
“O Projeto BioGenoma da Terra lançará as bases científicas para uma nova bioeconomia que tem o potencial de trazer soluções inovadoras para problemas de saúde, ambientais, econômicos e sociais para pessoas em todo o mundo, especialmente em países subdesenvolvidos que possuem ativos de biodiversidade significativos”, disse Lewin em comunicado à imprensa.
Em agosto de 2017, com o objetivo de envolver a comunidade científica brasileira no projeto, a FAPESP e a Academia Brasileira de Ciências (ABC) organizaram o Workshop Biodiversity and Biobank. Realizado no auditório da FAPESP, o evento contou com a presença de Lewin e de pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos.

Participaram do workshop curadores de diversas coleções biológicas brasileiras, que se reuniram com representantes do EBP e da Global Genome Biodiversity Network para discutir necessidades e entraves para a participação brasileira nessas iniciativas (leia mais em: http://agencia.fapesp.br/26121).

Potenciais impactos

Na avaliação dos coordenadores do EBP, os resultados do sequenciamento do genoma de todas as espécies eucarióticas existentes na Terra possibilitarão o desenvolvimento de melhores ferramentas de conservação de espécies e ecossistemas ameaçados – particularmente aqueles afetados pelas mudanças climáticas – e de preservação e melhoria de serviços ecossistêmicos.
O Índice Planeta Vivo – que mede as tendências da diversidade biológica da Terra – indica que entre 1970 e 2017 ocorreu um declínio de 58% das populações de vertebrados do planeta, e a União Internacional para Conservação da Natureza (IUCN) estima que entre 23 mil e 80 mil espécies pesquisadas hoje estão se aproximando da extinção.

Estima-se que até 50% das espécies podem se extinguir até 2050, principalmente devido ao uso intensivo de recursos naturais, destacam os autores do artigo.

“O Projeto BioGenoma da Terra nos dará uma visão sobre a história e a diversidade da vida e nos ajudará a entender melhor como conservá-la”, disse Gene Robinson, diretor do Instituto de Biologia Genômica da Universidade de Illinois e copresidente do grupo de trabalho que deu origem ao projeto.
O grupo de trabalho também avalia que o projeto será essencial para o desenvolvimento de novos medicamentos para doenças infecciosas e hereditárias, bem como para a criação de novos combustíveis biológicos sintéticos e fontes de alimentos para a população humana, que deve atingir 9,6 bilhões de pessoas até 2050.

“Estamos no meio do sexto grande evento de extinção da vida em nosso planeta, que não só ameaça as espécies selvagens, mas também representa um perigo para a oferta global de alimentos”, ressaltam os autores do artigo na PNAS.

A fim de atingir os objetivos de sequenciar o genoma da biodiversidade eucariótica da Terra e disponibilizar as informações em um repositório digital aberto, o projeto está estabelecendo uma série de parcerias com grupos de cientistas que trabalham com diferentes grupos de organismos. Entre eles, o Global Genome Biodiversity Network, o Vertebrate Genomes Project, o Plant Genome Projects e o 5000 Insect Genomes Project.
Alguns dos principais desafios do projeto serão coordenar essas iniciativas de sequenciamento genômico em andamento, desenvolver uma estratégia global para coleta e preservação adequada de exemplares para permitir a produção de conjuntos de genomas de alta qualidade e criar ferramentas de computação que possibilitem interpretar as sequências genômicas armazenadas. E, sobretudo, disponibilizá-las de modo organizado para a comunidade científica e para a sociedade.
“O sequenciamento do genoma dos organismos talvez represente a etapa mais fácil do projeto. Os maiores desafios serão ter amostras de material com a qualidade necessária e ferramentas que possibilitem interpretar a enorme quantidade de dados que serão gerados”, disse Marie-Anne Van Sluys, professora do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP), que integra o grupo de trabalho que coordena do projeto.
Os pesquisadores estimam que o sequenciamento do genoma dos organismos deverá exigir cerca de 1 exabyte (1 bilhão de gigabytes) de capacidade de armazenamento digital e gerará desafios e oportunidades para o desenvolvimento de algoritmos computacionais que possibilitem visualizar, comparar e entender a conexão das sequências do genoma com a evolução dos organismos e com os ecossistemas. Além disso, poderá dar origem a novas tecnologias para coleta de amostras utilizando drones e veículos terrestres e aquáticos autônomos equipados com câmeras de alta resolução.
“O projeto representa uma oportunidade para nós, pesquisadores no Brasil, de criar e inovar não só em sequenciamento de genoma, mas também em análise e visualização de dados, coleta, preservação de amostras e diversos outros fatores”, avaliou Sluys.
O artigo Earth BioGenome Project: Sequencing life for the future of life (doi: 10.1073/pnas.1720115115), de Lewin e outros, pode ser lido por assinantes da revista PNAS em www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1720115115.

sexta-feira, 20 de abril de 2018

Forma mais popular da mandioca é consumida há 9 mil anos

19 de abril de 2018

Peter Moon  |  Agência FAPESP – Mandioca, mandioca-mansa, macaxeira, aipim e vários outros nomes no Brasil. Manioc ou casava nos países de língua espanhola. Existem muitas formas para designar a espécie Manihot esculenta, que produz uma raiz rica em amido e foi domesticada há cerca de 9 mil anos. Estudos genéticos e arqueológicos indicam que isso ocorreu na região do Alto Rio Madeira, no atual estado de Rondônia.

Forma mais popular da mandioca é consumida há 9 mil anos Estudo molecular sugere que a mandioca-mansa ou macaxeira possui uma história de dispersão diferente da mandioca-brava. Domesticação envolveu a seleção de variedades com menores teores de ácido cianídrico, possibilitando o consumo (fotos: Alessandro Alves-Pereira)
 
 A forma como se desenrolou a transmissão do cultivo da mandioca pelas Américas ainda é algo nebuloso. Especula-se que a partir do centro original de domesticação no sudoeste da Amazônia o cultivo da mandioca se disseminou entre as etnias indígenas seguindo o curso dos grandes rios amazônicos, que são até hoje as principais vias de transporte da região.

Tal hipótese necessitava de comprovação e esse foi o objetivo de um estudo da diversidade genética feito por Alessandro Alves-Pereira, que fez doutorado no Departamento de Genética da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP), e atualmente é pós-doutorando no Departamento de Biologia Vegetal da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). O trabalho teve supervisão de Maria Imaculada Zucchi, pesquisadora do Instituto Agronômico (IAC), e contou com apoio da FAPESP. Resultados foram publicados nos Annals of Botany.

“A integração de estudos arqueológicos e etnobotânicos sugere que a dispersão da cultura da mandioca está ligada aos movimentos humanos pré-históricos ao longo dos rios amazônicos. A partir daí, decidimos usar técnicas de biologia molecular para buscar sinais genéticos de tal dispersão ao analisar a variação no genoma da mandioca”, disse Alves-Pereira.

O grupo – formado por outros pesquisadores da Esalq, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia e da Universidade Federal do Amazonas – estudou os dois tipos de genoma de Manihot esculenta: o nuclear, que se encontra no núcleo das células, e o genoma do cloroplasto, a organela presente nas células das plantas onde é realizada a fotossíntese.

Cada genoma fornece um tipo de informação sobre a história evolutiva. O genoma do cloroplasto nas plantas angiospermas (o caso da mandioca) é geralmente transmitido de geração em geração unicamente pelo lado materno. Ou seja, ao se comparar o genoma de diversas amostras de mandioca coletadas em regiões diferentes, é possível construir árvores genealógicas da linhagem materna.

Com o genoma nuclear é diferente. Ele sofre recombinação a cada evento reprodutivo, ao mesclar partes dos genomas da planta-pai e da planta-mãe durante a fertilização do embrião.

“O genoma nuclear fornece uma ‘fotografia’ mais recente da diversidade da mandioca e revela maior variação do que o genoma do cloroplasto, mas não permite voltar muito no tempo para saber quando ocorreram as diversificações”, disse Alves-Pereira.

O material analisado veio do cultivo de agricultores familiares de 44 municípios ao longo de alguns dos principais rios amazônicos: Negro, Branco, Madeira, Solimões e Amazonas. Também foram coletadas amostras no nordeste do Pará e no sul de Rondônia.

Entre 2010 e 2015, foram coletadas amostras de folhas de 596 indivíduos, sendo 325 de mandioca-brava, 226 de mandioca-mansa, 28 da forma selvagem Manihot esculenta ssp. flabellifolia e 17 não designadas – encontradas fora de áreas de cultivo e, portanto, desassociadas do cultivo tradicional.

Manihot esculenta ssp. flabellifolia é a espécie selvagem, domesticada há 9 mil anos. “A mandioca selvagem possui raízes que acumulam amido, mas não são tão grandes quanto as raízes das formas domesticadas”, disse Alves-Pereira.
“A mandioca selvagem também difere nas formas como é encontrada na natureza. Ela cresce na forma de grandes arbustos, em ambientes mais abertos, e como trepadeiras em ambientes fechados no meio da mata. Já as mandiocas domesticadas são arbustos de 1 a 2 metros de altura, menores e menos ramificados do que os arbustos selvagens”, disse.
Mas a principal diferença entre as diversas variedades de mandioca está no grau de toxicidade.

A mandioca selvagem é uma planta muito venenosa. Suas raízes possuem elevado nível de substâncias precursoras do ácido cianídrico. O consumo in natura é potencialmente letal.

A domesticação da mandioca envolveu a seleção de variedades com menores teores de substâncias tóxicas, até chegar a um produto com teores mínimos, que pudesse ser consumido praticamente sem processamento.

A mandioca vendida em feiras, quitandas e supermercados é a mandioca-mansa, conhecida também como macaxeira ou aipim. Ela ainda contém certo teor de substâncias tóxicas, por isso não pode ser consumida imediatamente após ser colhida. É necessário cortar e descascar as raízes em pequenos pedaços e cozinhá-los para que as substâncias tóxicas sejam eliminadas.

Com a mandioca-brava é diferente. Ela conserva elevado teor de precursores do ácido cianídrico. Neste caso, a domesticação da mandioca-brava envolveu o desenvolvimento pelos índios de técnicas para retirar a toxicidade da planta.

Tais técnicas envolvem procedimentos como retirar a casca da mandioca, ralar a raiz, prensar a polpa resultante para retirar as toxinas, ferver a polpa para evaporar o ácido cianídrico, ou ainda fermentá-la para a produção de cauim, a bebida alcóolica tradicional nas sociedades indígenas do Brasil.

Para entender como foi o processo de disseminação do cultivo da mandioca, era preciso descobrir como e onde as formas mansa e brava se diferenciaram a partir do ancestral selvagem.

Uma vez no laboratório, a investigação de bancada de Alves-Pereira envolveu técnicas genéticas convencionais para a extração do DNA das células das folhas de mandioca. O passo seguinte foi buscar marcadores moleculares que pudessem servir como pontos de referência na comparação do genoma das diversas linhagens.

O geneticista buscou especificamente por microssatélites, que são pequenas regiões com sequências repetitivas e que ocorrem em todo o genoma. “A partir dos microssatélites, conseguimos estudar as relações genéticas entre os indivíduos. Usamos 14 microssatélites nucleares e quatro microssatélites cloroplastidiais”, disse.

Diversificação e domesticação 

Ao comparar os genomas dos 596 indivíduos, começaram as surpresas. A variação genética detectada entre as diversas amostras não apontou um viés biogeográfico, ou seja, o estudo do genoma nuclear das amostras não revelou a existência de variedades regionais. “Achávamos que o estudo genético das variedades de mandioca fornecesse pistas sobre a disseminação do cultivo através dos rios amazônicos. Não foi o que aconteceu”, disse Alves-Pereira.
Segundo Zucchi, a expectativa era encontrar evidências genéticas para explicar a dispersão geográfica da mandioca. “Não conseguimos detectar variação significativa entre os indivíduos coletados em diferentes rios, como esperado. O que se detectou foi uma grande diversidade entre as variedades mansas e bravas”, disse.
“Os dados apontaram, porém, um resultado esperado. A mandioca-mansa apresenta maior grau de heterozigosidade e uma divergência considerável quando comparada ao genoma da mandioca-brava”, disse Alves-Pereira.
No caso da mandioca-mansa, o maior acúmulo de heterozigotos (ou genótipos diferentes para um mesmo alelo), sugere a decorrência de um tempo mais longo de divergência da mandioca-mansa a partir da domesticação de uma mandioca selvagem.

Segundo Alves-Pereira, o menor grau de heterozigosidade observado no caso da mandioca-brava sugere que pode ter decorrido menos tempo desde a domesticação.

A evidência da menor consanguinidade para a mandioca-mansa reforça esta tese. Quanto maior ou mais antiga for a população de uma espécie ou de um grupo de indivíduos em processo de domesticação, menor será a chance de haver cruzamento entre irmãos ou primos “caso diferentes variedades sejam selecionadas para preferências distintas por agricultores diferentes”, disse Alves-Pereira.

Dado que as populações se diversificam geneticamente (por meio de cruzamentos ou mutações) ao longo do tempo, a menor consanguinidade entre os indivíduos de mandioca-mansa analisados pode ser um indicativo de um tempo maior de divergência em relação à mandioca selvagem.
“Concluímos que uma interpretação possível para os dados de variação genética, e como essa se distribui no espaço, era que a mandioca-mansa foi domesticada primeiro, há cerca de 9 mil anos, como sugerido na literatura genética e arqueológica. Só muito depois é que se domesticou a mandioca- brava. O processo de dispersão de ambas as variedades parece ter sido, portanto, bem diferente, tanto no tempo como no espaço”, disse Alves-Pereira.

A seleção pelas populações pré-colombianas de índios de variedades de mandioca selvagem com baixos teores de veneno até chegar à mandioca- mansa deve ter sido um processo mais antigo. Segundo Alves-Pereira, isso porque supõe-se que naquela época as populações amazônicas eram muito menores e nômades. Isso implica uma menor demanda de alimentos, que pode ser suprida por mandiocas-mansas manejadas perto das unidades familiares.

E quanto à mandioca-brava? Uma vez que se domesticou a mandioca-mansa, os antigos grupos de caçadores-coletores começaram a abandonar a vida nômade para se fixar em aldeias e cultivar suas mandiocas. O registro arqueológico indica que entre 4 e 3 mil anos atrás as populações pré-colombianas começaram a experimentar um aumento populacional. Para alimentar mais bocas, o cultivo de mandioca teve necessariamente que ser ampliado.
“O que se vê hoje na Amazônia é a mandioca-mansa comumente plantada no quintal da casa dos caboclos, e a mandioca-brava cultivada em áreas muito maiores: os roçados abertos na mata”, disse Alves-Pereira.

Era assim há 4 mil anos? O fato de a mandioca-brava ter sido domesticada em um momento de aumento de população das aldeias suscita uma questão ainda sem solução. Teria sido a necessidade de produzir mais alimento que obrigou os índios a procurar novas formas de alimentação, acabando em última instância por desenvolver técnicas de desintoxicação para poder consumir a mandioca-brava, ou foi a maior oferta de alimento decorrente da domesticação da mandioca-brava que possibilitou o adensamento populacional?

Esta não é uma questão que os geneticistas possam responder, mas é uma hipótese para guiar futuras escavações arqueológicas na Amazônia. De acordo com Zucchi, a pesquisa do genoma da mandioca prossegue. No momento, Alves-Pereira está analisando mais de 5 mil marcadores chamados SNPs (polimorfismo de nucleotídeo único), que estão sendo empregados para a construção de uma análise genética muito mais refinada.

O artigo Patterns of nuclear and chloroplast genetic diversity and structure of manioc along major Brazilian Amazonian rivers (doi:10.1093/aob/mcx190), de Alessandro Alves-Pereira, Charles R. Clement, Doriane Picanço-Rodrigues, Elizabeth A. Veasey, Gabriel Dequigiovanni, Santiago L.F. Ramos, José B. Pinheiro e Maria I. Zucchi, está publicado em https://academic.oup.com/aob/article-abstract/121/4/625/4791086.



Mosca-varejeira usa saliva para se refrescar Inseto movimenta seguidamente gota de saliva para fora do aparato bucal e recolhe de volta, de modo a promover a evaporação e resfriar a temperatura corpórea, aponta estudo feito na USP e na Unesp (foto: Guilherme Gomes)

Mosca-varejeira usa saliva para se refrescar

20 de abril de 2018


Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Quando a temperatura do ambiente está alta, é hora de a mosca-varejeira (Chrysomya megacephala) se refrescar. Para isso, o inseto usa a saliva, movimentando repetidas vezes uma gota para fora e para dentro de seu aparato bucal, antes de engoli-la.

Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), em colaboração com colegas do Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Rio Claro, constataram que esse comportamento contribui para refrescar a temperatura das moscas-varejeiras.

A movimentação da gota de saliva pela mosca em uma sequência de ciclos permite a perda de calor da gota por evaporação da água. A ingestão dessa gota mais fresca resfria a temperatura de partes importantes do corpo do inseto, como os músculos do voo e o cérebro.

A descoberta, feita durante o pós-doutorado de Guilherme Gomes no IFSC-USP, com Bolsa da FAPESP, e de um projeto realizado por pesquisadores da Unesp de Rio Claro também com apoio da Fundação, foi publicada na revista Scientific Reports.

“Observamos que esse comportamento das moscas-varejeiras, denominado ‘bubbling’, permite resfriar consideravelmente a temperatura do corpo do inseto”, disse Gomes à Agência FAPESP.
Durante vários dias, os pesquisadores registraram por meio de uma câmera termográfica as atividades de moscas-varejeiras adultas mantidas em uma câmara climática, com vedação e isolamento térmico.
As imagens obtidas por meio da câmera, capaz de detectar a radiação infravermelha emitida em função da temperatura, permitiram medir a temperatura corpórea superficial dos insetos em diferentes horários e condições de temperatura e de umidade.

“A câmera termográfica permite acompanhar variações de temperatura superficial que ocorrem em um curto espaço de tempo, de segundos”, disse Denis Otávio Vieira de Andrade, professor da Unesp de Rio Claro e um dos autores do estudo.

Os registros das atividades das moscas-varejeiras revelaram que esses insetos fazem ciclos sequenciais de mover uma gotícula de fluido para dentro e para fora de seu aparato bucofaríngeo de uma a até 15 vezes, em questão de segundos, antes de engoli-la. As análises das imagens por termografia infravermelha revelaram que a repetição desse ciclo faz a gotícula esfriar até 8 ºC em relação à temperatura ambiente em apenas 15 segundos.

A ingestão dessa gotícula resfriada reduz a temperatura da cabeça, tórax e abdome da mosca em, respectivamente, 1 ºC, 0,5 ºC e 0,2 ºC. E à medida que o ciclo é repetido, a temperatura dessas importantes partes do corpo do inseto diminuem em, respectivamente, 3 ºC, 1,6 ºC e 0,8ºC, constataram os pesquisadores.

“Quando a mosca move esse fluido da gota mais resfriado para dentro do aparato bucal, ela consegue diminuir a temperatura, primeiramente, da cabeça, posteriormente do tórax e, por fim, do abdome”, explicou Gomes.
Vídeo mostra o comportamento de bubbling realizado pela mosca-varejeira para se resfriar (vídeo: Guilherme Gomes / IFSC-USP)

Variação de frequência

Os pesquisadores também observaram que esse comportamento de “bubbling” da mosca-varejeira para promover o resfriamento evaporativo varia de acordo com a temperatura ambiente, a umidade, o nível de atividade e de produção de calor.
Em temperaturas abaixo de 25 ºC, por exemplo, em que o inseto é muito ativo e a ação de voo requer que os músculos usados para essa finalidade sejam aquecidos para funcionarem bem, a mosca não apresenta esse comportamento, uma vez que teria uma diminuição indesejada da temperatura corpórea.

Já em temperaturas entre 25 ºC e 30 ºC, as moscas-varejeiras aumentam a frequência desse comportamento com o objetivo de dissipar o calor. Entretanto, quando a umidade do ar é superior a 80%, o mecanismo perde a eficiência e as moscas deixam de engolir a gota, observaram os pesquisadores.

“Em um dia muito quente, com umidade relativa do ar entre 60% e 70%, esse comportamento é eficiente para as moscas-varejeiras arrefecerem partes e tecidos importantes de seu corpo. Já quando a umidade aumenta para mais de 80%, o inseto, apesar de ainda apresentar o comportamento, acaba expelindo a gota talvez porque o comportamento tenha perdido sua eficiência em promover o resfriamento”, estimou Gomes.

A mosca-varejeira também apresenta mais esse comportamento de borbulhamento para baixar a temperatura corpórea à noite, especialmente se a temperatura estiver alta, constataram os pesquisadores. “Ela reduz entre 2 ºC e 3 ºC a temperatura corpórea por oito horas durante a noite repetindo esse comportamento a cada 30 ou 60 minutos”, disse Gomes.
O aumento da frequência desse comportamento durante a noite é provavelmente vantajoso para o inseto porque a redução de sua temperatura corpórea diminui seu metabolismo e, consequentemente, o ajuda a economizar energia durante esse período.
Outros exemplos de animais que utilizam estratégia similar são algumas espécies de beija-flor e morcegos, que entram em estado de torpor no escuro, reduzindo a temperatura corpórea para economizar energia em um período em que não têm acesso a alimento, compararam os pesquisadores.
“Se a mosca mantivesse sua temperatura corpórea alta durante a noite, ela estaria metabolicamente muito ativa e gastaria uma maior parcela de suas reservas energéticas. Ao resfriar principalmente a cabeça, o inseto poderia reduzir o custo no processamento da visão e de tecidos altamente energéticos, como os do cérebro”, disse Gomes.
 Video termográfico feito durante o comportamento de bubbling da mosca-varejeira (vídeo: Guilherme Gomes / IFSC-USP)

Eficiência do voo
A gotícula projetada e recolhida pela mosca-varejeira para reduzir sua temperatura corpórea é composta por uma mistura de enzimas das glândulas salivares, antimicrobianos associados ao intestino anterior e de substâncias de refeições ingeridas pelo inseto.
Para se alimentar, a mosca-varejeira lança saliva sobre o alimento e, em seguida, suga a mistura composta pelo substrato alimentar, por sua própria saliva e enzimas das glândulas salivares. Ao pousar em outro local e repetir esse comportamento, o inseto acaba dispersando pequenas gotículas dessa mistura e pode transmitir doenças.

Os primeiros estudos sobre o comportamento de borbulhamento das moscas-varejeiras associaram a evaporação da água dessa mistura a uma estratégia do inseto de reduzir o peso de seus nutrientes e, consequentemente, se tornar mais leve para voar, uma vez que quanto mais matéria inerte na forma de água carregar, mais pesado fica e maior será o gasto para se deslocar.

“A evolução das moscas-varejeiras permitiu que o mecanismo de borbulhamento associasse duas funções primordiais para o inseto, que são a de reduzir o gasto energético durante o voo, ao diminuir o peso da matéria inerte, e a termorregulatória, de manter a temperatura corpórea ideal, que é um mecanismo que utiliza parcialmente os mesmos princípios físicos observados na transpiração em humanos e na ofegação dos cães”, comparou Gomes.

Com os dados obtidos a partir dos experimentos, os pesquisadores construíram um modelo matemático para compreender e descrever o processo de evaporação da gotícula de saliva e calcular qual o limite de diâmetro da gota para evaporar água rapidamente.
“O que nós fizemos foi aplicar princípios básicos de conservação de energia para este caso a fim de modelar a dinâmica de transferência de calor durante o comportamento”, disse o físico Roland Köberle, professor do IFSC-USP e coautor do estudo.
O artigo Droplet bubbling evaporatively cools a blowfly (doi: 10.1038/s41598-018-23670-2), de Guilherme Gomes, Roland Köberle, Claudio J. Von Zuben e Denis V. Andrade, pode ser lido na revista Scientific Reports em nature.com/articles/doi:10.1038/10.1038/s41598-018-23670-2.
 

quinta-feira, 19 de abril de 2018

Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures

Rápido surgimento de vida demonstrado pela descoberta de estruturas microbianas de 3,7 bilhões de anos

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Abstract

Biological activity is a major factor in Earth’s chemical cycles, including facilitating CO2 sequestration and providing climate feedbacks. Thus a key question in Earth’s evolution is when did life arise and impact hydrosphere–atmosphere–lithosphere chemical cycles? Until now, evidence for the oldest life on Earth focused on debated stable isotopic signatures of 3,800–3,700 million year (Myr)-old metamorphosed sedimentary rocks and minerals1,2 from the Isua supracrustal belt (ISB), southwest Greenland3. Here we report evidence for ancient life from a newly exposed outcrop of 3,700-Myr-old metacarbonate rocks in the ISB that contain 1–4-cm-high stromatolites—macroscopically layered structures produced by microbial communities. The ISB stromatolites grew in a shallow marine environment, as indicated by seawater-like rare-earth element plus yttrium trace element signatures of the metacarbonates, and by interlayered detrital sedimentary rocks with cross-lamination and storm-wave generated breccias. The ISB stromatolites predate by 220 Myr the previous most convincing and generally accepted multidisciplinary evidence for oldest life remains in the 3,480-Myr-old Dresser Formation of the Pilbara Craton, Australia4,5. The presence of the ISB stromatolites demonstrates the establishment of shallow marine carbonate production with biotic CO2 sequestration by 3,700 million years ago (Ma), near the start of Earth’s sedimentary record. A sophistication of life by 3,700 Ma is in accord with genetic molecular clock studies placing life’s origin in the Hadean eon (>4,000 Ma)6.

A atividade biológica é um fator importante nos ciclos químicos da Terra, incluindo a facilitação do seqüestro de CO2 e o fornecimento de feedbacks climáticos.

Assim, uma questão-chave na evolução da Terra é quando a vida surgiu e impactou os ciclos químicos da hidrosfera-atmosfera-litosfera?

Até agora, as evidências da mais antiga vida na Terra focavam em assinaturas isotópicas estáveis ​​e debatidas de rochas sedimentares e minerais metanfetos de 3.800 a 3.700 milhões de anos (Myr), 1,2 do cinturão supracrustal de Isua (ISB), sudoeste da Groenlândia.

Aqui nós relatamos evidências de vida antiga de um afloramento recém-exposto de rochas de metacarbonato de 3.700-Myr-old na ISB que contém estromatólitos de 1 a 4 cm de altura - estruturas macroscopicamente em camadas produzidas por comunidades microbianas. Os estromatólitos da ISB cresceram em um ambiente marinho raso, como indicado por elementos de terra-rara semelhantes a água do mar mais assinaturas de elemento vestigial de ítrio dos metacarbonatos, e por rochas sedimentares detríticas intercaladas com laminação cruzada e brechas geradas por ondas de tempestade.

 
Os estromatólitos da ISB são anteriores a 220 Myr, a evidência multidisciplinar anterior mais convincente e geralmente aceita para a vida mais antiga permanece na 3.480-Myr-old Dresser Formation do Craton de Pilbara, na Austrália4,5.

A presença dos estromatólitos da ISB demonstra o estabelecimento da produção de carbonato marinho superficial com o sequestro de CO2 biótico em 3.700 milhões de anos atrás (Ma), perto do início do registro sedimentar da Terra.

A sofisticação da vida em 3.700 Ma está de acordo com os estudos genéticos de relógios moleculares que colocam a origem da vida na era Hadeana (> 4.000 Ma) 6.
Three ancestral groups gave rise to the diverse people of South Asia today.
Mary Doggett/Alamy Stock Photo

South Asians are descended from a mix of farmers, herders, and hunter-gatherers, ancient DNA reveals

Sul-asiáticos são descendentes de uma mistura de agricultores, pastores e caçadores-coletores, DNA antigo revela

AUSTIN—Today, the population of South Asia is divided into dozens of ethnic, linguistic, and religious groups that live side by side—but not always in harmony. A contentious border separates India and Pakistan; political movements draw stark lines between India’s Muslim and Hindu populations. Groups don’t mix much, as people tend to marry those who share their ethnicity and tongue.

Now, a study of the first ancient DNA recovered from South Asia shows that populations there mingled repeatedly thousands of years ago. Nearly all of the Indian subcontinent’s ethnic and linguistic groups are the product of three ancient Eurasian populations who met and mixed: local hunter-gatherers, Middle Eastern farmers, and Central Asian herders. Three similar groups also mingled in ancient Europe, giving the two subcontinents surprisingly parallel histories.
The study, presented here last week at the meeting of the American Association of Physical Anthropologists and in a preprint on the bioRxiv server, sheds light on where these populations came from and when they arrived in South Asia. It also strengthens the claim that Proto-Indo-European (PIE)—the ancestral language that gave rise to modern languages from English to Russian to Hindi—originated on the steppes of Asia.

Agora, um estudo do primeiro DNA antigo recuperado do sul da Ásia mostra que as populações ali se misturavam repetidamente há milhares de anos. Quase todos os grupos étnicos e linguísticos do subcontinente indiano são o produto de três antigas populações eurasianas que conheceram e misturaram: caçadores-coletores locais, agricultores do Oriente Médio e pastores da Ásia Central. Três grupos semelhantes também se misturaram na Europa antiga, dando aos dois subcontinentes histórias surpreendentemente paralelas.

O estudo, apresentado na semana passada na reunião da Associação Americana de Antropólogos Físicos e em uma pré-impressão no servidor bioRxiv, esclarece de onde essas populações vieram e quando chegaram ao sul da Ásia. 

Também reforça a afirmação de que o proto-indo-europeu (PIE) - a língua ancestral que originou as línguas modernas, do inglês ao russo e ao hindi - originou-se nas estepes da Ásia.

“It’s first-rate work,” says Partha Majumder, a geneticist at the National Institute of Biomedical Genomics in Kalyani, India. He found hints of similar genetic patterns in his previous studies, but the addition of ancient DNA makes the new conclusions stronger, he says. “It’s absolutely stunning.”
Priya Moorjani, a geneticist at the University of California, Berkeley, studies how South Asian populations relate to each other and to others around the world.

In previous work, she analyzed the genomes of nearly 600 modern Indians and Pakistanis from 73 ethnolinguistic groups in South Asia. Her team found that almost all people living in India today carry ancestry from two ancient populations: Ancestral North Indians, who were more related to people from Central Asia, the Middle East, the Caucasus, and Europe; and Ancestral South Indians, who were more related to indigenous groups living in the subcontinent today. But without DNA from ancient people, Moorjani couldn’t be sure who gave rise to those ancestral populations, or when.

Moorjani, David Reich of Harvard University, and Kumarasamy Thangaraj of the Centre for Cellular and Molecular Biology in Hyderabad, India, spent years searching for ancient DNA in South Asia, where hot climates might degrade it. Finally, their team recovered and analyzed ancient genomes from 65 individuals who lived in northern Pakistan between 1200 B.C.E. and 1 C.E. They also analyzed 132 ancient genomes from Iran and southern Central Asia, and 165 from the steppes of Kazakhstan and Russia, and compared them with published ancient and modern genomes. These data allowed them to reconstruct when different populations arrived in South Asia and how they interacted.

Em trabalhos anteriores, ela analisou os genomas de quase 600 indianos modernos e paquistaneses de 73 grupos etnolinguísticos no sul da Ásia. Sua equipe descobriu que quase todas as pessoas que vivem na Índia hoje são ancestrais de duas populações antigas: os índios do norte ancestrais, que estavam mais relacionados com pessoas da Ásia Central, Oriente Médio, Cáucaso e Europa; e os índios do sul ancestrais, que estavam mais relacionados aos grupos indígenas que vivem no subcontinente hoje. Mas sem DNA de pessoas antigas, Moorjani não podia ter certeza de quem deu origem a essas populações ancestrais, ou quando.

 Moorjani, David Reich, da Universidade de Harvard, e Kumarasamy Thangaraj, do Centro de Biologia Celular e Molecular, em Hyderabad, Índia, passaram anos procurando DNA antigo no sul da Ásia, onde climas quentes poderiam degradá-lo. Finalmente, sua equipe recuperou e analisou genomas antigos de 65 indivíduos que viviam no norte do Paquistão entre 1200 a.C.E. e 1 C.E. Eles também analisaram 132 genomas antigos do Irã e do sul da Ásia Central, e 165 das estepes do Cazaquistão e Rússia, e os compararam com genomas antigos e modernos publicados. Esses dados permitiram que eles se reconstruissem quando diferentes populações chegavam ao sul da Ásia e como interagiam.




Between 4700 and 3000 B.C.E., farmers from Iran mixed with hunter-gatherers indigenous to South Asia, Moorjani said. This combination of ancestries was found in the DNA of skeletal remains from sites in Turkmenistan and Iran known to have been in contact with the Indus Valley civilization, which thrived in Pakistan and northwest India starting around 3300 B.C.E. The researchers dub this population “Indus periphery.” The 65 ancient people from Pakistan also show this combination, although they all lived after the Indus civilization declined. The researchers suspect that “Indus periphery” people actually may have been the founders of Indus society, although without ancient DNA from Indus Valley burials, they can’t be sure.




Entre 4700 e 3000 aC, os agricultores do Irã misturaram-se com caçadores-coletores nativos do sul da Ásia, disse Moorjani. Essa combinação de ancestrais foi encontrada no DNA de restos de esqueletos de locais no Turcomenistão e no Irã, conhecidos por terem estado em contato com a civilização do Vale do Indo, que floresceu no Paquistão e no noroeste da Índia a partir de 3300 aC. Os pesquisadores apelidaram essa população de "periferia do Indus". Os 65 povos antigos do Paquistão também mostram essa combinação, embora todos tenham vivido depois que a civilização do Indo declinou. Os pesquisadores suspeitam que as pessoas da “periferia do Indus” na verdade podem ter sido as fundadoras da sociedade Indus, embora sem DNA antigo dos enterros do Indus Valley, eles não podem ter certeza.


Still, Moorjani’s team sees this ancient mixture of Iranian farmers and South Asian hunter-gatherers all over South Asia today. As the Indus Valley civilization declined after 1300 B.C.E., some Indus periphery individuals moved south to mix with indigenous populations there, forming the Ancestral South Indian population, which today is more prominent in people who speak Dravidian languages such as Tamil and Kannada, and in those belonging to lower castes.

Ainda assim, a equipe de Moorjani vê essa antiga mistura de fazendeiros iranianos e caçadores-coletores do sul da Ásia em todo o sul da Ásia hoje. Como a civilização do Vale do Indo declinou depois de 1300 aC, alguns indivíduos da periferia do Indo se mudaram para o sul para se misturar com populações indígenas, formando a população do sul da Índia, que hoje é mais proeminente em pessoas que falam línguas dravídicas, como Tamil e Kannada. pertencente a castas inferiores.

Meanwhile, herders from the Eurasian steppe moved into the northern part of the subcontinent and mixed with Indus periphery people still there, forming the Ancestral North Indian population. Today, people who belong to higher castes and those who speak Indo-European languages such as Hindi and Urdu tend to have more of this ancestry. Shortly after, these two already mixed groups mixed with each other, giving rise to the populations living in India today.


Enquanto isso, os pastores da estepe da Eurásia se mudaram para a parte norte do subcontinente e se misturaram com as pessoas da periferia do Indo ainda presentes, formando a população do norte da Índia. Hoje, as pessoas que pertencem a castas mais altas e as que falam línguas indo-europeias, como o hindi e o urdu, tendem a ter mais descendentes dessa ancestralidade. Pouco depois, esses dois grupos já misturados se misturaram, dando origem às populações que hoje vivem na Índia.

“Strikingly, this is very similar to the pattern we see in Europe,” Moorjani said. Around 7000 B.C.E., agriculture spread into both Europe and South Asia with farmers from Anatolia and Iran, respectively, who each mixed with local hunter-gatherer populations. After about 3000 B.C.E., Yamnaya pastoralists from the Central Asian steppe swept both east and west, into Europe and South Asia, bringing the wheel and perhaps cannabis.
Earlier genetic work had linked the arrival of these herders to the spread of Indo-European languages in Europe. But other researchers, including archaeologist Colin Renfrew of the University of Cambridge in the United Kingdom, had argued that the earlier Anatolian farmers were the original PIE speakers. The new data “make a strong case” for the Yamnaya as carriers of Indo-European languages, Renfrew says. But he still thinks Anatolian farmers could have spoken the earliest language in that family.

Surpreendentemente, isso é muito semelhante ao padrão que vemos na Europa ”, disse Moorjani. Por volta de 7000 aC, a agricultura se espalhou para a Europa e o Sul da Ásia, com agricultores da Anatólia e do Irã, respectivamente, cada um misturado com populações locais de caçadores-coletores. Após cerca de 3000 a.C.E., os pastores Yamnaya da estepe da Ásia Central varreram o leste e o oeste, para a Europa e o sul da Ásia, trazendo a roda e talvez a Cannabis.

Trabalhos genéticos anteriores ligaram a chegada desses pastores à disseminação das línguas indo-européias na Europa. Mas outros pesquisadores, incluindo o arqueólogo Colin Renfrew, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, argumentaram que os primeiros fazendeiros da Anatólia eram os oradores originais da TORTA. Os novos dados "fazem um caso forte" para os Yamnaya como portadores de línguas indo-européias, diz Renfrew. Mas ele ainda acha que os fazendeiros da Anatólia poderiam ter falado a primeira língua daquela família.





doi:10.1126/science.aat9247