Para Charles Darwin, os pássaros ofereciam uma janela para o processo de seleção natural - e, em última análise, evolução. Depois de observar a notável variação de bicos entre os tentilhões das Ilhas Galápagos na década de 1830, o naturalista britânico observou: “Vendo essa gradação e diversidade de estrutura em um pequeno e intimamente relacionado grupo de pássaros, pode-se realmente imaginar que de uma escassez original de pássaros Neste arquipélago, uma espécie foi capturada e modificada para diferentes fins. ”No entanto, mais de 150 anos depois de Darwin, as relações evolutivas entre as aves continuam sendo um mistério.
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Este mês, uma coalizão de cientistas universitários e de aves do governo começará um esforço ambicioso para desembaraçar essas relações com o recém-lançado OpenWings Project. Financiado pela National Science Foundation, o projeto tem o objetivo de criar uma árvore da vida completa, ou filogenia, para as aves do mundo. Ao coletar informações genéticas para todas as 10.560 espécies de aves, os pesquisadores esperam criar uma imagem melhor de como nossos amigos aviários existentes evoluíram dos dinossauros que os precederam e como eles podem se sair no futuro.
"Sabemos que há desigualdade na árvore da vida das aves", diz Terry Chesser, zoólogo de pesquisa e membro da USGS Biological Survey Unit, que trabalha no Museu Nacional de História Natural. Em alguns lugares da árvore, os pássaros se afastavam uns dos outros em ramos diferentes, muito mais rápido do que em outros lugares - linhagens diferentes, diversificando taxas de mudança mais rápidas e talvez diferentes, dependendo do período da história. Certas características como plumagem ou tipo de corpo estão associadas a algumas dessas mudanças, mas não se sabe exatamente como.
O projeto também tem o potencial de alterar a compreensão atual da evolução das aves, incluindo grandes questões sobre quando os pássaros começaram a evoluir dos dinossauros. Alguns cientistas acreditam que os pássaros e os dinossauros começaram a se separar antes do evento de extinção Cretáceo-Paleogeu, há cerca de 66 milhões de anos, que mataram os dinossauros terrestres, enquanto outros acreditam que aves e dinossauros ainda não haviam especiado na época. Criar uma filogenia completa de aves provavelmente resolverá essa disputa, ou pelo menos oferecerá novas evidências. A equipe do Projeto OpenWings estará trabalhando com um paleontólogo para integrar evidências fósseis, diz Chesser.
O projeto pretende ser a mais completa árvore de vida até hoje, e é o primeiro a ser feito em um grupo de animais vertebrados. Atualmente, diz Chesser, quando as pessoas tentam montar uma árvore para pássaros, elas “acabam criando uma árvore com muitos dados ausentes”, e adicionando espécies que não têm dados que determinam para onde devem ir dadas suas taxonomias atuais, que foram decididos com base em características observacionais, não genéticas. Outro projeto, o B10k, está tentando sequenciar "genomas de referência" completos para todas as espécies de aves, mas ele só tem cerca de 300 até agora.
Fazer genomas de referência é uma tarefa gigantesca, enquanto o que o OpenWings Project fará é um pouco mais gerenciável, diz Rebecca Kimball, bióloga evolucionária da Universidade da Flórida que é colaboradora do OpenWings Project. Também será um acesso aberto, o que significa que os ornitólogos de todo o mundo podem usar os resultados - que serão liberados à medida que são mapeados, e não em um lote no final do projeto - para examinar mais profundamente ramos específicos da família das aves. árvore. Alguns grupos de aves menos compreendidos “merecem mais foco do que poderemos dar a eles neste estudo em larga escala”, diz Kimball.
“Individualmente, todos nós temos espécies [de pássaros] que amamos e estamos interessados”, diz ela, mas fazer grandes perguntas significa que é impossível para os pesquisadores se concentrarem em famílias específicas de aves no Projeto OpenWings. Tornar os dados de acesso aberto significa que o trabalho provavelmente ainda será feito, diz ela.
Escaravelhos napuf A Divisão de Aves do Smithsonian abriga e mantém a terceira maior coleção de aves do mundo, com mais de 625.000 espécimes. (NMNH / Smithsonian Institution) O sequenciamento de informações genéticas para mais de 10.000 espécies de aves ainda é uma tarefa enorme, e algo que só se tornou possível graças aos recentes avanços na análise genética, diz Chesser. Para conduzir este amplo estudo, os pesquisadores terão que se concentrar em seqüências específicas de DNA que são chamadas de regiões “ultraconservadas”. Essas regiões do DNA são aquelas que resistiram a eventos anteriores de especiação, quando novos tipos de pássaros vieram sentar-se em novos galhos da árvore e oferecem uma maneira de olhar para trás, para as relações genéticas.
Este projeto não seria possível sem os cuidadosos esforços de coleta e preservação dos museus, diz Chesser. Os colaboradores do OpenWings representam instituições com vastas coleções de espécimes de aves, incluindo o Museu Field de História Natural, o Museu Americano de História Natural e o Museu Nacional de História Natural da Smithsonian Institution. Eles também incluem coleções de rápido crescimento nas universidades - especialmente na Universidade de Kansas e no Museu de Ciências Naturais da Louisiana Student University.
Desde os anos 80, diz Kimball, os museus têm preservado amostras de DNA dos espécimes em suas coleções, juntamente com os corpos tratados dos próprios espécimes. Para muitas espécies, é daí que vem o material genético. Em outros casos, onde os espécimes foram coletados antes de se tornar a norma, Cresser diz que eles vão contar com uma parte inesperada das aves: suas garras. A melhor maneira de obter evidências genéticas de um espécime preservado que foi encontrado até agora, diz ele, "é cortar um pedaço das almofadas nos dedos dos pássaros".
Neste ponto, os pesquisadores do projeto ainda estão descobrindo quais instituições têm espécimes de quais pássaros, diz Cresser. A maioria dos estudos desse tipo usa dezenas ou centenas de espécies, diz ele - como um estudo de 2015 publicado na Nature que lançou as bases criando uma árvore de vida para 198 espécies de aves. A coordenação de milhares de pessoas demanda um pouco mais de trabalho, especialmente quando você faz parte de uma equipe que representa 10 das principais instituições participantes.
Erich Jarvis, um neurocientista da Universidade Rockefeller que lidera o B10K, disse à Elizabeth 's Pennisi que acha que apenas uma abordagem genômica completa pode gerar uma árvore robusta para as aves, porque abrange todos os tipos de informações genéticas codificadas no DNA de uma ave. . Mas outros cientistas reconheceram para Pennisi que isso é uma melhoria acentuada do que os pesquisadores de aves têm agora: isso, e é totalmente financiado, o que o B10K não é.
"Isso mostra a eficácia e a importância fundamental dos esforços contínuos de coleta de museus", diz o ornitólogo evolucionista da Universidade de Yale, Richard Prum, co-autor do artigo de 2015. "Este consórcio inclui a maioria das maiores coleções de tecidos naturais do mundo", diz Prum, que não está envolvido no Projeto OpenWings.
Prum acrescenta que já é hora de alguém criar uma filogenia aviária completa. Com a nova tecnologia genética, é mais factível do que nunca, mesmo se a escala é sem precedentes, diz ele. Afinal, os métodos já existem: é só uma questão de juntar tudo. Esse tipo de trabalho tem o potencial de mudar a maneira como as aves são compreendidas, o que tem implicações para sua conservação e também para sua história evolutiva.
As idéias de Darwin sobre a evolução foram baseadas nas características observáveis de seus tentilhões. Mas além dessas características observáveis estão camadas e camadas de relações genéticas, e sem um conhecimento funcional da genética, estas foram ocultadas dele. Com essa nova tecnologia, é possível ver como até mesmo as espécies que parecem e agem diferentes podem estar intimamente relacionadas. Fazer uma árvore inteira irá “avançar no estudo da filogenética”, diz Chesser, mas também ajudará a conservação de forma direta.
“Um dos critérios freqüentemente usados no planejamento de conservação é a distinção filogenética”, diz ele, “de tal forma que áreas que incluem espécies em seus próprios ramos evolutivos freqüentemente recebem maior peso no planejamento de conservação.” O projeto OpenWings mostrará como diferentes filogeneticamente distintas espécies são realmente. "Esta informação deve ser muito útil para os conservacionistas em fazer avaliações de quais áreas ou espécies priorizar", diz ele
