A cobra arbórea marrom se tornou um dos exemplos mais conhecidos do mundo de espécie invasora.
Nativa da Austrália e do Pacífico Sul, a cobra provavelmente chegou a Guam em algum momento após a Segunda Guerra Mundial, possivelmente escondendo-se a bordo de aviões militares de carga. Sua chegada teve consequências devastadoras. As cobras arbóreas marrons levaram muitas das aves nativas da floresta de Guam à extinção local e causam centenas de cortes de energia todos os anos ao escalar postes e equipamentos elétricos.
Em algumas partes do território dos EUA, o seu número chegou a 30.000 cobras por quilómetro quadrado.
Uma invasão de cobras que desafiou as expectativas
A invasão há muito intriga os biólogos porque acredita-se que a população de Guam tenha começado com apenas um pequeno número de cobras.
Uma população fundadora tão limitada geralmente cria um grave gargalo genético. Com menos diferenças genéticas às quais recorrer, a endogamia normalmente reduziria a capacidade de adaptação de uma espécie e tornaria menos provável o rápido crescimento populacional.
Um novo estudo liderado pela Universidade de Buffalo, publicado em 24 de julho em Avanços da Ciênciasugere que as cobras arbóreas marrons possuem muito mais variação genética do que os cientistas reconheciam anteriormente.
Pesquisadores da UB e do US Geological Survey (USGS) usaram sequenciamento avançado de leitura longa para examinar grandes seções do genoma da cobra. Eles descobriram milhares de variantes estruturais, incluindo segmentos de DNA que foram duplicados, deletados ou reorganizados.
Muitas dessas variações estavam concentradas em genes relacionados à imunidade e ao olfato.
Esta diversidade genética oculta pode ajudar a explicar como uma população fundada por apenas um punhado de cobras sobreviveu à intensa endogamia, adaptou-se a Guam e expandiu-se de forma tão dramática.
“A cobra arbórea marrom talvez não seja muito diversa, mas tem fontes importantes de diversidade genética que foram subestimadas”, diz o autor correspondente do estudo, Trevor Krabbenhoft, PhD, professor associado do Departamento de Ciências Biológicas da UB.
Descobertas com implicações além de Guam
A descoberta pode ser desanimadora para as agências que passaram décadas tentando conter a população de cobras arbóreas marrons de Guam. Uma maior flexibilidade genética poderia tornar as espécies invasoras mais resilientes do que se supunha anteriormente.
Ao mesmo tempo, os resultados podem oferecer esperança para espécies ameaçadas com populações pequenas ou altamente endogâmicas.
“É possível que espécies ameaçadas tenham mais flexibilidade nos seus genes do que imaginamos”, diz o primeiro autor Christopher Osborne, PhD, ex-aluno de doutorado no laboratório de Krabbenhoft e agora biólogo aquático na Universidade Estadual de Nova York Oswego. “Estamos agora a compreender melhor as fontes não apreciadas de diversidade genética que podem explicar como algumas espécies consanguíneas ainda conseguem responder ao seu ambiente”.
Sequenciamento de leitura longa revela alterações ocultas no DNA
Muito do que os cientistas sabem sobre a diversidade genética veio do estudo de mudanças em pares de bases individuais do DNA, como um A mudando para G ou um T mudando para C.
As primeiras ferramentas de sequenciamento de DNA foram projetadas principalmente para detectar essas pequenas alterações. Eles foram muito menos eficazes na identificação de diferenças importantes envolvendo trechos mais longos de DNA.
O sequenciamento de leitura longa permite aos pesquisadores examinar pedaços muito maiores e contínuos de um genoma. Isto torna possível detectar variantes estruturais que afetam 50 pares de bases ou mais.
Tomadas em conjunto, as variantes estruturais alteram quase oito vezes mais o genoma do que as alterações envolvendo pares de bases únicos.
“É como olhar partes de dois livros, letra por letra, com uma lupa e pensar que são iguais, mas não perceber que parágrafos inteiros foram movidos ou duplicados. A tecnologia de sequenciação mais antiga não nos permitiu ver facilmente que o ADN num indivíduo pode estar num local completamente diferente no cromossoma do que noutro”, diz Levi Gray, PhD, investigador de pós-doutoramento no laboratório de Krabbenhoft. “A forma como definimos a diversidade genética e como a medimos é moldada em grande parte pela tecnologia atual.”
Gray estudou anteriormente o problema da cobra arbórea marrom de Guam enquanto trabalhava para o USGS. Por meio dessa colaboração, os pesquisadores obtiveram DNA da Equipe de Resposta Rápida (RRT) da Brown Tree Snake do USGS, que trabalha para evitar que as espécies invasoras se espalhem em outros lugares dos EUA e seus territórios.
Mais de 19.000 variantes estruturais
Quando a equipe analisou as amostras no laboratório de Krabbenhoft, identificou mais de 19.000 variantes estruturais no genoma da cobra arbórea marrom.
Isso significa que os pesquisadores encontraram cerca de 19 mil locais onde seções de DNA diferiam porque foram duplicadas, excluídas ou reorganizadas.
Essas variações não foram espalhadas aleatoriamente por todo o genoma. Em vez disso, apareceram com especial frequência em genes envolvidos na função imunológica e no olfato, ou no sentido do olfato.
As cobras marrons dependem muito do cheiro para navegar e caçar. Ao agitar a língua bifurcada, eles coletam sinais químicos do ar que os ajudam a localizar presas em potencial.
A diversidade incomum encontrada em seus genes olfativos também poderia ajudar a explicar um mistério comportamental. Sabe-se que as cobras arbóreas marrons comem outras cobras em sua área de distribuição nativa, mas há poucas evidências de que elas frequentemente atacam umas às outras em Guam.
“O olfato aguçado das cobras pode permitir que elas se reconheçam mais como irmãos – especialmente devido aos altos níveis de endogamia – do que como presas”, diz Gray.
A diversidade genética surgiu em Guam?
Os cientistas ainda não sabem se as variantes estruturais já estavam presentes antes das cobras chegarem a Guam ou se algumas apareceram após o início da invasão.
Grandes mudanças genômicas geralmente se acumulam ao longo de muitas gerações. No entanto, algumas pesquisas sugerem que graves gargalos populacionais podem acelerar o desenvolvimento de variantes estruturais.
Determinar quando essas mudanças apareceram exigirá comparações com cobras arbóreas marrons de sua área de distribuição nativa.
“É possível que alguma desta diversidade tenha surgido após a invasão? É, mas teríamos que sequenciar cobras das populações nativas para ter a certeza”, diz Gray.
Outros coautores incluem os cientistas do USGS M. Renee Bellinger, PhD, e Melia Nafus, PhD, bem como o cientista pesquisador da UB Brian Foote, o pesquisador de pós-doutorado Steven Fleck, PhD, e as estudantes de doutorado Sarah Chang e Hannah Waterman.
