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Nova árvore genealógica de aves é reconstruída com tecnologia de ponta, abrangendo 93 milhões de anos
O estudo revelou padrões na história evolutiva das aves após a extinção em massa que eliminou os dinossauros há 66 milhões de anos

12/09/2024 – Uma equipe internacional de cientistas conseguiu construir a maior e mais detalhada árvore genealógica de aves até hoje. Esse gráfico intrincado abrange 93 milhões de anos de relações evolutivas entre 363 espécies de aves, representando 92% de todas as famílias aviárias. O avanço foi alcançado graças a métodos computacionais desenvolvidos por engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego, utilizando os recursos avançados de supercomputação da universidade no San Diego Supercomputer Center. Essas tecnologias permitiram a análise de grandes quantidades de dados genômicos com alta precisão e velocidade, possibilitando a construção da árvore genealógica mais abrangente já criada.

Detalhado em dois artigos publicados em 1º de abril na Nature e no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), o estudo revelou padrões na história evolutiva das aves após a extinção em massa que eliminou os dinossauros há 66 milhões de anos. Os pesquisadores identificaram aumentos no tamanho efetivo da população, nas taxas de substituição e no tamanho relativo do cérebro nas primeiras aves, oferecendo novos insights sobre os mecanismos adaptativos que impulsionaram a diversificação aviária após esse evento crucial. Um dos artigos, publicado na PNAS, revelou que flamingos e pombas estão menos relacionados do que as análises genômicas anteriores sugeriam.

Esse trabalho faz parte do Projeto Bird 10.000 Genomes (B10K), um esforço liderado pela Universidade de Copenhague, Universidade de Zhejiang e UC San Diego, que visa sequenciar genomas de aproximadamente 10.500 espécies de aves existentes. Siavash Mirarab, professor de engenharia elétrica e de computação na Escola de Engenharia Jacobs da UC San Diego, explicou que o objetivo é reconstruir toda a história evolutiva das aves. Ele é coautor sênior do artigo na Nature e primeiro e coautor correspondente no artigo da PNAS.

O avanço foi alcançado através de algoritmos conhecidos como ASTRAL, desenvolvidos no laboratório de Mirarab para inferir relações evolutivas com escalabilidade, precisão e velocidade sem precedentes. Esses algoritmos permitiram integrar dados genômicos de mais de 60.000 regiões genômicas, fornecendo uma base estatística robusta para as análises. Os pesquisadores examinaram a história evolutiva de segmentos individuais do genoma, montando um mosaico de árvores genéticas que foram compiladas em uma árvore de espécies abrangente. Essa abordagem permitiu construir uma nova e melhorada árvore genealógica das aves, delineando eventos complexos com precisão notável, mesmo em casos de incerteza histórica.

Reprodução/Pixabay

 



Mirarab destacou que foi necessário adicionar dezenas de milhares de genes à análise para resolver as relações evolutivas entre espécies de aves, pois todos esses dados genômicos eram essenciais para recuperar eventos de 65-67 milhões de anos atrás com alta confiança. A capacidade da equipe de conduzir essas análises foi possível graças ao supercomputador "Expanse" no Supercomputador San Diego da UC San Diego, que permitiu executar e reexecutar análises em grandes conjuntos de dados em um período de tempo razoável.

Os pesquisadores também analisaram os efeitos de diferentes métodos de amostragem do genoma na precisão da árvore genealógica. Eles mostraram que duas estratégias – sequenciar muitos genes de cada espécie e sequenciar muitas espécies – combinadas são importantes para reconstruir a história evolutiva. Josefin Stiller, professor de biologia na Universidade de Copenhague e autor principal do artigo na Nature, explicou que foi mais importante amostrar muitas sequências genéticas de cada organismo do que amostrar uma gama mais ampla de espécies, embora o último método tenha ajudado a datar a evolução de diferentes grupos.

Com a ajuda de métodos computacionais avançados, os pesquisadores também esclareceram uma anomalia encontrada em estudos anteriores: uma seção específica de um cromossomo no genoma das aves permaneceu inalterada durante milhões de anos, contrariando os padrões esperados de recombinação genética. Essa anomalia levou inicialmente a uma classificação incorreta de flamingos e pombas como primos evolutivos. No entanto, ao repetir a análise com os genomas de 363 espécies, uma árvore genealógica mais precisa revelou que pombas e flamingos não são tão intimamente relacionados.

Este trabalho não apenas avança o conhecimento sobre a evolução das aves, mas também estabelece novos padrões para a reconstrução de árvores evolutivas em outros animais. O laboratório de Mirarab continua refinando seus algoritmos para lidar com conjuntos de dados ainda maiores, visando garantir análises rápidas e precisas em estudos futuros. Os biólogos continuam sequenciando genomas de outras espécies de aves, buscando expandir a árvore genealógica para incluir milhares de gêneros aviários.

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Da Redação, com informações de agências internacionais
Matéria elaborada com auxílio de inteligência artificial.
Fotos: Reprodução/Pixabay

 
 
 
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