CSI Biodiversity 2: new technologies helping to invetigate the evolutionary history of species

Summary: Uma das séries televisivas de maior sucesso mundial é CSI (Crime Scene Investigation), na qual detetives aplicam tecnologias de ponta em pistas encontradas na cena do crime (muitas vezes dados genéticos e análises moleculares), para identificar suspeitos e resolver crimes complexos. Essa é a ideia por trás da presente proposta, que faz uma alusão a esse princípio do CSI aplicado aos estudos sobre evolução da biodiversidade da fauna neotropical. De forma análoga ao CSI original, nosso CSI Biodiversidade visa a utilização de tecnologias de ponta para desvendar a história evolutiva de diferentes grupos de espécies animais. As “pistas” deixadas pelas espécies no seu DNA, refletem a história de sua evolução, distribuição geográfica, dispersão, expansões ou gargalos populacionais e sua biologia ao longo do tempo, permitindo fazer inferências sobre os processos evolutivos responsáveis pelos padrões observados atualmente. A utilização cada vez maior de dados moleculares em estudos e no monitoramento da biodiversidade tem se expandido rapidamente nas últimas duas décadas, sendo acompanhada por um rápido desenvolvimento de métodos laboratoriais e analíticos. O presente projeto se apresenta como uma proposta inovadora, que busca associar metodologias modernas, acesso à biodiversidade neotropical e marinha, treinamento de recursos humanos e infraestruturação de pesquisa de ponta em ambientes universitários, de modo a investigar a história das espécies neotropicais. A tecnologia de sequenciamento de nova geração (SNG), que promove o sequenciamento de DNA em plataformas capazes de gerar informação sobre milhões de pares de bases em uma única corrida, tem revolucionado a era da genômica e da sistemática fornecendo uma quantidade enorme de caracteres herdáveis que podem ser amplamente utilizados, desde a definição de limite de espécies como estimativas de histórias evolutivas. Em um cenário em que as extinções têm ameaçado mais e mais espécies, antes mesmo de reconhecermos que elas existem, e em que os custos de sequenciamento de genomas têm se reduzido drasticamente, os esforços das últimas décadas para se obter e organizar as sequências, assim como criar bancos globais de dados, alcança uma nova era da pesquisa científica, objetivando conhecer o genoma das espécies e de toda a biodiversidade vivente. O SNG não tem sido utilizado por nenhuma instituição de pesquisa do Espírito Santo e as poucas ações nesse sentido tem sido realizadas por projetos em parcerias com pesquisadores de fora do país, vinculados a projetos de doutorado e pós-doutorados. Assim, é premente o alinhamento da prática do SNG nas tecnologias empregadas em laboratórios de referência no estado, como o Núcleo de Genética Aplicado à Conservação da Biodiversidade (NGACB), criado em 2005 com recursos internacionais e nacionais (federal e estadual), e que possui infraestrutura para análises de fragmentos de DNA (microssatélites), clonagem bacteriana, sequenciamento de Sanger, manipulação de DNA antigo, atendendo a mais de 200 pesquisadores, entre alunos de pós-graduação e graduação, pós-doutorando e pesquisadores do Espírito Santo, visando gerar dados de modo competitivo com qualquer laboratório de ponta do país e do mundo. A presente proposta pretende acessar a diversidade genética de espécies, populações e indivíduos de diversos grupos de animais por diversas abordagens como análises de fragmentos de DNA hipervariáveis (microssatélites), de sequências de DNA de genes individuais (mitocondriais e nucleares) e de genomas (SNG). Associado aos estudos genéticos, uma abordagem integradora entre a genética e os padrões de distribuição de espécies irão fomentar o conhecimento científico sobre os padrões de diversidade e distribuição da fauna neotropical. São basicamente quatro linhas de ação na qual iremos atuar: (1) Diversificação da fauna neotropical: Análises filogenéticas visando a identificação de espécies e a inferência das relações filogenéticas entre espécies de vertebrados (mamíferos, anfíbios, répteis, peixes) e invertebrados (insetos e organismos bentônicos) da região neotropical; (2) Estrutura genética de populações: Análises genéticas de populações visando inferir sua história demográfica e os processos evolutivos e ecológicos responsáveis pela estrutura genética de espécies, com ênfase em mamíferos e peixes; (3) Hibridação e especiação: Análises de paternidade, de padrões de herança de genes mitocondriais e nucleares e identificação de ilhas de especiação em genomas, para avaliar o grau de fluxo gênico, isolamento reprodutivo e processos de introgressão e hibridação entre linhagens próximas e espécies crípticas de mamíferos e peixes e (4) Uso de DNA ambiental (eDNA) no estudo e monitoramento de ecossistemas marinhos.

Starting date: 2024-01-01
Deadline (months): 72

Participants:

Role	Name
Collaborator *	Marcela Ferreira Paes
Coordinator *	Valéria Fagundes
Student Doctorate *	Leonardo Alves Baião
Student Master *	Erica Elias Franco