Cientistas descobrem a primeira nova espécie de pinguim em mais de 100 anos

Essa previsão pode ajudar a explicar como uma espécie inteira de pinguim-gentoo escapou da detecção por tanto tempo. As aves vivem nas Ilhas Kerguelen, conhecidas em francês como Ilhas da Desolação, a cerca de 3.200 quilômetros de qualquer massa de terra permanentemente habitada. Uma equipe internacional liderada por pesquisadores do Chile e da Universidade da Califórnia, Berkeley, identificou agora a população como uma espécie distinta, tornando-a a primeira nova espécie de pinguim a ser nomeada em mais de 100 anos. As descobertas foram publicadas em biologia da comunicação.

DNA revela quatro espécies de pinguins gentoo

Evidências genéticas sugerem que o que os cientistas antes pensavam ser uma espécie única e amplamente distribuída de pinguim-gentoo é, na verdade, composto por quatro espécies distintas.

Nenhum deles jamais foi formalmente reconhecido. Além das diferenças sutis no formato do corpo e nas vocalizações, ele é muito semelhante a outros gentoo, com sua familiar parte inferior branca e dorso preto ajudando o pinguim a evitar predadores e a caçar presas no mar. No entanto, geneticamente, é claramente diferente. Os cientistas chamam esse tipo de organismo de enigmático, o que significa que ele se parece com espécies relacionadas, apesar de diferenças genéticas significativas.

Os investigadores também determinaram que as três populações de gentoo anteriormente classificadas como subespécies são geneticamente distintas o suficiente para serem reconhecidas como espécies completas.

Pinguim gentoo do sudeste recentemente reconhecido, Pygoscelis kerguelensisPode ter que enfrentar um futuro incerto. Duas das outras espécies recentemente definidas poderão também tornar-se vulneráveis ​​à medida que o aquecimento global remodelar as regiões antárcticas e subantárcticas onde vivem. Southern Gentoo, agora conhecido como Pygoscelis ellsworthiiÉ o único dos quatro que vive na Antártida. As projecções climáticas sugerem que poderá ser relativamente menos afectado e poderá mesmo expandir-se ao longo da sua área de distribuição.

“Na Antártica, é claro, outras espécies, além do gentoo, estão em risco devido às mudanças climáticas”, disse Juliana Viana, uma das autoras seniores do artigo e professora de ecossistemas e meio ambiente na Universidade Nacional Andrés Bello, em Santiago, Chile. “Mas Gentoo é a maior preocupação na região subantártica”, uma área de ilhas amplamente separadas ao norte da Antártica e governada por vários países, incluindo Chile, África do Sul, França, Holanda, Austrália e Nova Zelândia.

“É muito importante que as organizações conservacionistas em todos os países reconheçam estas três espécies de pinguins-gentoo e tomem as medidas adequadas para salvá-las”, disse ele.

Um século de debate sobre o pinguim gentoo

Para resolver o desacordo de longa data sobre a taxonomia do Gentoo, Viana uniu forças com o co-autor Raury Bowie, professor de biologia integrativa na UC Berkeley, e Eli Poulin, professor da Universidade do Chile em Santiago. Juntos, eles reuniram especialistas em pinguins de todo o mundo para conduzir um estudo genômico abrangente da população gentoo.

Pesquisadores anteriores propuseram seis subespécies de gentoo, mas não houve consenso universal. O novo trabalho representa um consenso obtido a partir de sequências do genoma completo de 64 pinguins coletados em 10 colônias de reprodução. Pela primeira vez, a amostra cobriu quase toda a distribuição geográfica dos pinguins gentoo.

A equipe também comparou características físicas e comportamentais, incluindo coloração, cantos, horários de reprodução, dieta e comportamento alimentar.

“Provavelmente não existe nenhuma espécie de pinguim cuja taxonomia seja mais debatida do que o pinguim gentoo”, disse Bowie, curador do Museu de Zoologia de Vertebrados da UC Berkeley. “Por mais de 100 anos tem sido controverso quantas espécies ou quantas subespécies existem. Este artigo tenta abordar essa questão usando uma abordagem integrativa de última geração.”

Como os pinguins se espalharam pelo hemisfério sul?

Bowie e Viana passaram quase uma década estudando como os pinguins evoluíram e se diversificaram. Em 2019, publicaram uma pesquisa indicando que os pinguins se originaram perto da Austrália e da Nova Zelândia, há cerca de 22 milhões de anos.

Mais tarde, os pinguins imperadores e reis divergiram de outras linhagens, com os imperadores sendo associados à Antártida e os reis associados à Subantártica. Há cerca de 12 milhões de anos, o desenvolvimento da corrente circumpolar ajudou outros grupos de pinguins a espalharem-se pela região subantártica, acabando por colonizar ilhas e arquipélagos remotos e chegar ao extremo norte de África e da América do Sul.

Os pinguins-gentoo têm uma vantagem importante sobre muitos de seus parentes: são comedores flexíveis. Em vez de depender fortemente de um tipo de presa, eles consumirão quase tudo que capturarem debaixo d’água.

À medida que as populações de krill diminuem, esta resiliência torna-se cada vez mais importante. Os pinguins com dietas restritas, incluindo os imperadores e as Adélias, estão a diminuir em número em algumas áreas. Em contraste, o número de gentoo que vivem com eles na Península Antártica está aumentando.

Uma dieta flexível ajudou a impulsionar a espécie

Ironicamente, a extensa dieta do gentoo também pode ter ajudado a criar as espécies distintas hoje reconhecidas.

Como os gentoo podem comer uma grande variedade de presas, incluindo peixes, krill, lulas e chocos, eles não precisam viajar muito longe de suas colônias de reprodução em busca de alimento. Eles retornam aos mesmos locais de nidificação ano após ano.

A longo prazo, as populações de ilhas isoladas adaptaram-se rapidamente aos seus ambientes locais. Essas diferenças comportamentais e ecológicas foram gradualmente reforçadas pela selecção natural no seu genoma.

Os pesquisadores estimam que as quatro espécies de gentoo divergiram durante os últimos 300 mil a 500 mil anos. O isolamento geográfico desempenhou um papel importante, com a Frente Polar Antártica, uma importante fronteira no Oceano Antártico, onde a temperatura da água e a salinidade mudam rapidamente. Essa fronteira também poderia restringir a circulação de animais marinhos.

Ao norte da frente polar, onde a água é quente e salgada, vive a linhagem oriental, Pygoscelis taeniataEncontrado nas ilhas Crozet, Marion e Macquarie. Dinastia do Norte, Pygoscelis papuaRestrito às Ilhas Falkland/Malvinas e Martillo na América do Sul.

Linhagem sudeste recentemente descrita, Pygoscelis kerguelensisVive perto da frente polar. Esta população relativamente pequena floresceu nas Ilhas Kerguelen e possivelmente nas proximidades da Ilha Heard.

O extremo sul tem mais linhagem, Pygoscelis ellsworthii. Habita a Península Antártica, a costa da Antártica e a Ilha Geórgia do Sul.

Genomas de pinguins revelam adaptações locais

A análise genômica foi liderada pelo primeiro autor do artigo, o estudante de pós-graduação Dali Knoll, da Universidade do Chile. Em comparação com trabalhos anteriores, os investigadores examinaram uma porção muito mais ampla do genoma e analisaram milhares de diferenças genéticas chamadas polimorfismos de nucleótido único (SNPs).

Esses dados revelaram como cada espécie de gentoo se adaptou ao seu ambiente específico.

O gentoo do sul, que prospera na Antártida, carrega consigo alterações genéticas associadas à vida em condições polares extremas. Os pesquisadores encontraram um grande número de genes associados à produção de calor, armazenamento de gordura e lipídios e percepção de luz. As mudanças associadas à percepção da luz podem ajudar as aves a lidar com as dramáticas variações sazonais da luz do dia e o intenso reflexo da luz na neve.

Em contraste, o gentoo oriental tem mais genes associados ao metabolismo eficiente de carboidratos e ao desempenho de mergulho mais forte. Estes incluem genes envolvidos no transporte e utilização de oxigênio, formação de vasos sanguíneos, atividade mitocondrial e desenvolvimento pulmonar. Juntas, essas características podem permitir que as aves permaneçam submersas por longos períodos de tempo enquanto se alimentam em oceanos com produtividade biológica relativamente baixa.

O gentoo do norte da América do Sul mostrou um padrão diferente. Seu genoma foi enriquecido com genes envolvidos na digestão, contração cardíaca e excitação muscular. Os pesquisadores dizem que essas mudanças podem apoiar a atividade física sustentada necessária para procurar alimento debaixo d’água por longos períodos de tempo.

Os pinguins da ilha podem ficar presos devido às mudanças climáticas

A equipe também usou modelos climáticos para prever onde poderia existir habitat adequado para o gentoo em 2050.

Num cenário de alterações climáticas moderadas, as espécies subantárticas que vivem em ilhas poderão perder habitat adequado em todas as ilhas onde vivem atualmente. Em muitos casos, haverá poucas ou nenhumas ilhas próximas que proporcionem habitats substitutos adequados.

A tarifa do gentoo antártico pode variar muito. À medida que as condições mudam, prevê-se que a sua gama adequada se expanda ainda mais no continente. Além disso, espera-se que os pinguins-imperador, Adélie e barbicha diminuam à medida que o gelo marinho desaparece e as populações de krill que crescem sob o gelo são afetadas.

Viana disse que as mudanças climáticas não são a única ameaça aos pinguins fora da Antártida. O aquecimento dos oceanos, a destruição de habitats, a predação por ratos e cães, a competição com a pesca comercial e a captura acidental em redes de pesca também estão a ameaçar muitas populações.

“No contexto das alterações climáticas, o tamanho da população das espécies insulares que realmente diminuiu é comparável ao do pinguim-gentoo subantártico”, disse ele. “As Galápagos e outras espécies de pinguins insulares, por serem endémicas destas ilhas, não terão para onde ir quando o seu ambiente mudar. Essas ilhas estão muito isoladas e estes pinguins não se adaptam facilmente à colonização de outra área.”

A genômica pode ajudar a proteger os pinguins

Bowie disse que o conjunto de dados invulgarmente grande e diversificado recolhido para a investigação pode revelar-se valioso para além das questões de taxonomia dos pinguins.

Viana já está a examinar os genomas dos pinguins em busca de diferenças genéticas ligadas à sobrevivência da gripe aviária, uma doença que afecta actualmente populações de pinguins, aves e mamíferos em todo o mundo. A identificação de características genéticas associadas à resistência ou vulnerabilidade pode ajudar os conservacionistas a determinar quais populações enfrentam a maior ameaça.

“O sequenciamento completo do genoma não só mudou a nossa capacidade de olhar para a adaptação da perspectiva de como as coisas estão se diversificando, mas também tem um valor de conservação realmente importante”, disse Bowie.

Além de Bowie e Viana, o estudo envolveu biólogos da Austrália, Espanha, Venezuela, África do Sul, Reino Unido, França, Argentina, Mônaco e Brasil. Daly Nol, da Universidade do Chile em Santiago, é o primeiro autor do artigo.