Nome do Projeto
Citogenômica e genômica populacional de aranhas do pampa
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
12/10/2026 - 31/08/2030
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Biológicas
Resumo
O Pampa brasileiro constitui uma região de elevada singularidade biológica, marcada por mosaicos de campos, formações arbustivas, áreas úmidas e ambientes florestais. Apesar de sua importância ecológica, o bioma apresenta lacunas importantes sobre o conhecimento biológico e sofre intensa transformação decorrente da conversão do uso da terra, da fragmentação de habitats e das mudanças climáticas. Nesse contexto, compreender como a diversidade biológica está distribuída e conectada na paisagem é essencial para reconhecer unidades evolutivas, orientar estratégias de conservação e antecipar os efeitos das alterações ambientais.
O projeto investigará os processos responsáveis pela diversificação de aranhas no Pampa, integrando informações genéticas, cromossômicas, ecológicas, geográficas e taxonômicas. A proposta parte da hipótese de que a diferenciação entre populações não depende apenas da distância geográfica, mas também dos limites entre ecorregiões, da resistência imposta pela paisagem e das características ecológicas dos organismos. Populações separadas por ambientes pouco permeáveis podem apresentar redução do fluxo gênico e acumular diferenças evolutivas, enquanto organismos com maior capacidade de dispersão podem manter conectividade mesmo entre localidades distantes.
A pesquisa será estruturada a partir de amostragens espacialmente distribuídas, representando a diversidade ambiental do bioma. Serão comparados organismos com diferentes modos de vida e capacidades de dispersão, permitindo avaliar como características biológicas influenciam as respostas à configuração da paisagem. A análise deverá integrar padrões de estruturação populacional, diversidade genética e diferenciação cromossômica, além de verificar se esses padrões coincidem com ecorregiões, barreiras ambientais ou linhagens evolutivas historicamente separadas.
A integração entre diferentes fontes de evidência permitirá delimitar com maior precisão a diversidade existente, evitando que unidades evolutivas relevantes permaneçam desconhecidas. Espera-se produzir um panorama abrangente sobre a organização da diversidade de aranhas no Pampa, esclarecendo a contribuição relativa da história evolutiva, das condições ambientais e das diferenças ecológicas para a estruturação das populações. Os resultados deverão ampliar o conhecimento sobre a biodiversidade regional, indicar áreas ou linhagens prioritárias para conservação e fornecer subsídios para o planejamento ambiental.
Ao articular pesquisa e conservação, o estudo estabelecerá referências para o monitoramento de mudanças na composição e conectividade das populações. A abordagem poderá ser aplicada a outros grupos de organismos e regiões, ampliando sua relevância além das aranhas. Serão gerados materiais de divulgação destinados à comunidade acadêmica e à sociedade, destacando o valor evolutivo do Pampa e a necessidade de preservar sua heterogeneidade ambiental.
Além dos avanços científicos, a proposta contribuirá para a formação de estudantes, a consolidação de uma rede de colaboração nacional e internacional e o fortalecimento de novas linhas de pesquisa na Universidade Federal de Pelotas. Os dados produzidos serão organizados em bases acessíveis, divulgados por publicações e ações de comunicação científica e poderão apoiar estudos comparativos, avaliações da biodiversidade e futuras políticas de conservação do Pampa.
Objetivo Geral
Testar se fronteiras ecorregionais e resistência da paisagem predizem a diferenciação genômica e cromossômica de aranhas do Pampa além da distância geográfica, utilizando espécies com diferentes histórias de vidas.
Justificativa
Regionalizar grandes biomas em unidades ambientalmente mais homogêneas permite formular hipóteses sobre a origem e a conservação da biodiversidade. No Pampa brasileiro foram reconhecidas sete formações fisiográficas relacionadas à geologia, aos solos, à vegetação e ao uso da terra. Em cinco ecorregiões não florestais — Estepe, Savana-Estépica, Savana, Transição e Costeira — a identidade ecorregional foi o principal preditor da composição de assembleias de Odonata, superando os efeitos da cobertura da terra e da qualidade da água. Contudo. diferenças entre assembleias não demonstram que os limites ecorregionais restrinjam o fluxo gênico dentro das espécies ou promovam unidades evolutivas distintas. Populações de ecorregiões diferentes podem permanecer conectadas. Desconhecer os efeitos dessas fronteiras ecorregionais sobre as espécies pode afetar de forma profunda estratégias de conservação.
Dessa maneira, é evidente a necessidade de avaliar e distinguir os efeitos da ecorregião, da distância geográfica e da resistência da paisagem sobre a diversidade genômica, a conectividade populacional e a diferenciação cromossômica. Para isso, as aranhas são modelos adequados porque ocupam diferentes estratos e apresentam ampla diversidade história e hábitos de vida. Embora mais de 54 mil espécies sejam reconhecidas, menos de 2% possuem informações citogenéticas. Além disso, os dados genômicos para aranhas tão escassos quanto os dados citogenéticos. Entretanto, ao integrar genômica da paisagem e citogenômica será possível investigar as descontinuidades evolutivas que possam estar associadas às características ecológicas do bioma Pampa. A plausibilidade dessa abordagem em Dolichothele exilis Mello-Leitão, 1923: estruturação genômica em escala fina esteve associada às ecorregiões da Caatinga, enquanto a estrutura mais ampla se relacionou à Chapada Diamantina e ao paleocurso do rio São Francisco.
Dessa maneira, é evidente a necessidade de avaliar e distinguir os efeitos da ecorregião, da distância geográfica e da resistência da paisagem sobre a diversidade genômica, a conectividade populacional e a diferenciação cromossômica. Para isso, as aranhas são modelos adequados porque ocupam diferentes estratos e apresentam ampla diversidade história e hábitos de vida. Embora mais de 54 mil espécies sejam reconhecidas, menos de 2% possuem informações citogenéticas. Além disso, os dados genômicos para aranhas tão escassos quanto os dados citogenéticos. Entretanto, ao integrar genômica da paisagem e citogenômica será possível investigar as descontinuidades evolutivas que possam estar associadas às características ecológicas do bioma Pampa. A plausibilidade dessa abordagem em Dolichothele exilis Mello-Leitão, 1923: estruturação genômica em escala fina esteve associada às ecorregiões da Caatinga, enquanto a estrutura mais ampla se relacionou à Chapada Diamantina e ao paleocurso do rio São Francisco.
Metodologia
1 Área de estudo e desenho espacial
A área de estudo abrangerá todo o bioma Pampa, em território brasileiro, com enfoque nas ecorregiões descritas por Roesch et al. (2009). Os pontos de amostragens levaram em consideração as fronteiras ecorregionais, estabelecendo pontos dois pontos dentro da ecorregião, equidistantes entre si e entre os pontos da ecorregião vizinha. As análises entre espécies utilizarão apenas escalas e subconjuntos espacialmente comparáveis.
A meta é obter cerca de 12 indivíduos por localidade de cada uma da espécies amostradas, totalizando aproximadamente 200-220 amostras biológicas, destinadas a extração de DNA genômico e genotipagem. Para citogenética, serão priorizados três a cinco machos por localidade e, quando disponíveis, fêmeas e ootecas.
2 Coleta, esforço e preservação
Para espécies arbustivas serão combinadas sucção, varredura da vegetação e busca ativa padronizada. Para de hábito fossorial e errante, serão empregadas busca dirigida por tocas, inspeção noturna e armadilhas de queda para machos errantes, com campanhas ajustadas à sazonalidade, à precipitação e aos registros de coleção. O esforço será quantificado por método, tempo, área, armadilhas-dia e número de coletores.
Espécimes destinados à citogenética serão transportados vivos quando necessário e processados em prazo compatível. Tecidos para extração de DNA serão preservados em etanol absoluto e mantidos em freezer disponível na instituição. A coleta preservará, sempre que possível, material diagnóstico de cada espécie/população para depósito em coleção zoológica.
3 Identificação taxonômica
A identificação será validada pelo Dr. Ricardo Ott. Cada indivíduo receberá um código único ligando voucher, tecido, lâmina, imagem, sequência e metadados; os vouchers serão destinados preferencialmente ao Museu de Ciências Naturais da SEMA-RS, mediante aceite da coleção.
4 Citogenética e citogenômica
As preparações cromossômicas serão obtidas principalmente de gônadas e, quando disponíveis, de embriões. Serão documentados número diploide, morfologia, comportamento meiótico e sistema cromossômico sexual. Bandamento-C, FISH para rDNA 18S, histona H3 e sequências satélites. Bibliotecas genômicas de baixa cobertura de linhagens selecionadas apoiarão a caracterização do repetoma e o desenvolvimento de sondas.
5 Extração, bibliotecas e genotipagem
O DNA genômico será extraído por coluna de sílica. Concentração e pureza serão aferidas por fluorimetria/espectrofotometria e integridade por eletroforese. Bibliotecas ddRADseq de dupla digestão serão produzidas após piloto de enzimas; o sequenciamento será paired-end em plataforma Illumina.
As leituras serão avaliadas por FastQC e processadas de novo no Stacks 2 ou fluxo equivalente. Parâmetros de montagem serão calibrados por análise de sensibilidade.
6 Diversidade e estrutura populacional
Serão estimadas heterozigosidade observada e esperada, riqueza alélica, FIS, diversidade nucleotídica e diferenciação por FST/AMOVA. PCA e sNMF/LEA para estrutura discreta, enquanto conStruct ou abordagem equivalente contrastará estrutura contínua e agrupamentos.
7 Ecorregiões, distância e resistência da paisagem
Três explicações serão confrontadas: isolamento por distância, cruzamento de fronteira ecorregional e isolamento por resistência. Superfícies candidatas incluirão dados do MapBiomas (2025). A otimização e a comparação das superfícies poderão utilizar o ResistanceGA (Peterman, 2018) ou abordagem equivalente. A contribuição relativa será quantificada por modelos de efeitos mistos para distâncias pareadas, ordenações parciais e validação espacial.
8 Aspectos legais e biossegurança
Antes das coletas serão obtidas autorizações no SISBIO, permissões locais e demais documentos aplicáveis. O acesso ao patrimônio genético e o compartilhamento de amostras ou dados observarão a Lei nº 13.123/2015, o Decreto nº 8.772/2016 e o SisGen.
A área de estudo abrangerá todo o bioma Pampa, em território brasileiro, com enfoque nas ecorregiões descritas por Roesch et al. (2009). Os pontos de amostragens levaram em consideração as fronteiras ecorregionais, estabelecendo pontos dois pontos dentro da ecorregião, equidistantes entre si e entre os pontos da ecorregião vizinha. As análises entre espécies utilizarão apenas escalas e subconjuntos espacialmente comparáveis.
A meta é obter cerca de 12 indivíduos por localidade de cada uma da espécies amostradas, totalizando aproximadamente 200-220 amostras biológicas, destinadas a extração de DNA genômico e genotipagem. Para citogenética, serão priorizados três a cinco machos por localidade e, quando disponíveis, fêmeas e ootecas.
2 Coleta, esforço e preservação
Para espécies arbustivas serão combinadas sucção, varredura da vegetação e busca ativa padronizada. Para de hábito fossorial e errante, serão empregadas busca dirigida por tocas, inspeção noturna e armadilhas de queda para machos errantes, com campanhas ajustadas à sazonalidade, à precipitação e aos registros de coleção. O esforço será quantificado por método, tempo, área, armadilhas-dia e número de coletores.
Espécimes destinados à citogenética serão transportados vivos quando necessário e processados em prazo compatível. Tecidos para extração de DNA serão preservados em etanol absoluto e mantidos em freezer disponível na instituição. A coleta preservará, sempre que possível, material diagnóstico de cada espécie/população para depósito em coleção zoológica.
3 Identificação taxonômica
A identificação será validada pelo Dr. Ricardo Ott. Cada indivíduo receberá um código único ligando voucher, tecido, lâmina, imagem, sequência e metadados; os vouchers serão destinados preferencialmente ao Museu de Ciências Naturais da SEMA-RS, mediante aceite da coleção.
4 Citogenética e citogenômica
As preparações cromossômicas serão obtidas principalmente de gônadas e, quando disponíveis, de embriões. Serão documentados número diploide, morfologia, comportamento meiótico e sistema cromossômico sexual. Bandamento-C, FISH para rDNA 18S, histona H3 e sequências satélites. Bibliotecas genômicas de baixa cobertura de linhagens selecionadas apoiarão a caracterização do repetoma e o desenvolvimento de sondas.
5 Extração, bibliotecas e genotipagem
O DNA genômico será extraído por coluna de sílica. Concentração e pureza serão aferidas por fluorimetria/espectrofotometria e integridade por eletroforese. Bibliotecas ddRADseq de dupla digestão serão produzidas após piloto de enzimas; o sequenciamento será paired-end em plataforma Illumina.
As leituras serão avaliadas por FastQC e processadas de novo no Stacks 2 ou fluxo equivalente. Parâmetros de montagem serão calibrados por análise de sensibilidade.
6 Diversidade e estrutura populacional
Serão estimadas heterozigosidade observada e esperada, riqueza alélica, FIS, diversidade nucleotídica e diferenciação por FST/AMOVA. PCA e sNMF/LEA para estrutura discreta, enquanto conStruct ou abordagem equivalente contrastará estrutura contínua e agrupamentos.
7 Ecorregiões, distância e resistência da paisagem
Três explicações serão confrontadas: isolamento por distância, cruzamento de fronteira ecorregional e isolamento por resistência. Superfícies candidatas incluirão dados do MapBiomas (2025). A otimização e a comparação das superfícies poderão utilizar o ResistanceGA (Peterman, 2018) ou abordagem equivalente. A contribuição relativa será quantificada por modelos de efeitos mistos para distâncias pareadas, ordenações parciais e validação espacial.
8 Aspectos legais e biossegurança
Antes das coletas serão obtidas autorizações no SISBIO, permissões locais e demais documentos aplicáveis. O acesso ao patrimônio genético e o compartilhamento de amostras ou dados observarão a Lei nº 13.123/2015, o Decreto nº 8.772/2016 e o SisGen.
Indicadores, Metas e Resultados
1. Coletas nos pontos de amostragens definidos no desenho experimental;
2. Amostragem de 12-25 indivíduos duas espécies com história de vida contrastante em todos os pontos amostrados, com possibilidade de adequação para um número reduzido de ecorregiões;
3. Cariotipagem das espécies e populações sequenciadas;
4. Sequenciamento de baixa cobertura para investigação do repetoma das espécies alvo e seleção e hibridização de sondas de DNA repetitivo;
5. Genotipagem das populações;
6. Mapeamento dos SNPs e modelagem dos dados com base nos dados sobre as ecorregiões, distancias geográficas e resistência da paisagem;
7. Definição da influência das ecorregiões e da resistência da paisagem nos padrões de evolução genômica e cromossômica das espécies analisdas;
8. Definição de diretrizes e protocolos para estudos de genética da paisagem com aranhas;
9. Definição de orientações sobre conservação e manejo das espécies estudadas;
10. Produção acadêmica na forma de trabalhos de conclusão, dissertações, teses e artigos científicos publicados em periódicos internacionais de ampla circulação.
11. Divulgação das atividades em congressos, simpósios, encontros, grupos de trabalho, seja em formato presencial ou remoto;
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| JORDANA MEDEIROS GOWERT | |||
| MATHEUS PIRES RINCAO | 5 | ||
| MAXIMILIANO MANUEL MARONNA | 1 |