Mais dados sobre a evolução das aves...!

Investigador da U.Porto ajuda a desvendar árvore filogenética das aves

Descoberta publicada na revista "Nature" lança as bases para a construção da árvore genealógica de aves mais abrangente de sempre.

 

 

Depois de décadas refém de resultados contraditórios, a árvore filogenética das aves acaba finalmente de ser desvendada, com a colaboração do investigador do Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental (CIIMAR) e professor da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), Agostinho Antunes. 

Muitos estudos anteriores tinham tentado construir a árvore filogenética das aves, usando pequenos conjuntos de dados de diferentes regiões genómicas. Contudo, estes trabalhos produziam frequentemente resultados contraditórios.

O estudo intitulado “Complexity of avian evolution revealed by family-level genomes”, publicado na revista prestigiada Nature e que envolveu o investigador do CIIMAR e professor associado FCUP, permitiu usar, pela primeira vez, dados completos a uma escala genómica para construir a árvore para espécies de aves. Uma reconstrução intrincada que ilustra 93 milhões de anos de relações evolutivas entre 363 espécies de aves, representando 92% de todas as famílias destes animais.

Segundo Agostinho Antunes, “esta nova árvore genealógica será uma base sólida para mapear a história evolutiva de todas as espécies de aves, com implicações importantes para a investigação ornitológica, estudos de biodiversidade e conservação.”

Este conjunto completo de dados genómicos foi produzido pelo consórcio B10K (Bird 10 000 Genomes Project) após a sequenciação de 48 genomas de aves publicados em 2014 na revista Science, que também contou com a colaboração de investigador do CIIMAR e professor da FCUP. O trabalho publicado agora efetua um grande avanço aos trabalhos anteriores.

 

Mais dados e mais completos

Ao empregar dados completos do genoma de 363 espécies de aves, o estudo agora publicado envolveu o maior conjunto de dados já utilizado para análises filogenéticas de aves. Para isso, a equipa do B10K construiu um novo pipeline para extrair mais de 150 mil regiões espalhadas pelo genoma. A caracterização das relações filogenéticas em todo o genoma permitiu identificar padrões associados ao contexto genómico e às características da sequência.

Agostinho Antunes clarifica de que forma isso distingue este estudo das tentativas anteriores: “As várias partes do genoma, por exemplo, cromossomas individuais ou genes codificadores de proteínas, sustentam, muitas vezes, árvores muito diferentes. Isso possivelmente explica o motivo pelo qual os estudos anteriores, que analisaram apenas certas porções genómicas, estavam em conflito.”

A equipa de trabalho descobriu que, para a maioria dos agrupamentos, é possível chegar a um consenso sobre os seus relacionamentos, quando uma quantidade suficiente de dados é usada. Mas as posições filogenéticas de alguns grupos de aves, como é o caso das corujas ou dos falcões, permanecem intrigantes, mesmo com dados em escala completa do genoma. É nestes casos, em que reunir grandes quantidades de dados de alta qualidade é fundamental para se produzir uma árvore filogenética robusta.

Esta nova árvore genealógica resolve alguns destes debates de longa data sobre as relações entre as espécies de aves e estabelece uma base sólida para o estudo da evolução das aves e do desenvolvimento de características, desvendando novos caminhos naquela que ainda é a longa jornada para compreender completamente os mistérios da evolução das aves.

 

Professor Associado do Departamento de Biologia da FCUP, Agostinho Antunes lidera o grupo de «Genómica Evolutiva e Bioinformática» do CIIMAR

 

Uma escala temporal precisa

Apesar dos esforços anteriores para compreender os impactos do evento Cretácico-Paleogénico, utilizando dados morfológicos e moleculares, as relações entre as linhagens neoaviárias permaneceram controversas. Os métodos aplicados neste trabalho basearam-se na comparação de genomas de espécies vivas que, no entanto, permitem obter informação de eventos que aconteceram há muito tempo atrás.

Através de métodos computacionais de ponta e recursos de supercomputação de última geração, o estudo permitiu propor uma escala temporal mais precisa para a diversificação das aves modernas, sugerindo que se deu uma rápida radiação durante ou perto da extinção em massa na fronteira Cretácico-Paleogénico (o evento associado à extinção dos dinossauros) e após o Paleogénico-Neogénico.

“Aproximadamente 95% de todas as espécies de aves atuais (Neoaves), emergiu desta radiação!” reforça o investigador do CIIMAR e professor na FCUP. A nova árvore desafia a organização dos Neoaves ao classificar este grande grupo em quatro clados principais: Mirandornithes, Columbaves, Elementaves e Telluraves.

Os investigadores descobriram que estas radiações coincidiam com mudanças genéticas e morfológicas notáveis dentro das aves: maiores taxas de mutação, tamanhos corporais menores, cérebros maiores e tamanhos populacionais efetivos maiores.

“As aves são a única linhagem de dinossauros que sobreviveu até hoje. Há cerca de 66 milhões de anos, na fronteira do Cretácico-Paleogénico, um evento de extinção em massa destruiu todos os dinossauros não-aviários, proporcionando uma oportunidade para as aves se diversificarem rapidamente e ocuparem uma ampla gama de nichos ecológicos. As neoaves, um grupo diversificado que compreende aproximadamente 95% de todas as espécies de aves atuais, emergiu desta radiação. Dos imponentes condores dos Andes aos diminutos colibris que voam pelas florestas tropicais, as neoaves abrangem uma impressionante diversidade de formas e funções.”, conta Agostinho Antunes.

 

As primeiras aves

Usando métodos computacionais avançados, os investigadores também conseguiram esclarecer algo invulgar que tinha sido descoberto em 2014, mas que nunca tinha sido devidamente compreendido: uma secção específica de um cromossoma no genoma das aves permaneceu inalterada durante milhões de anos, anulando os padrões esperados de recombinação genética.

“Esta anomalia foi baseada na análise dos genomas de apenas 48 espécies de aves e levou inicialmente os investigadores a agrupar incorretamente os flamingos e as pombas como grupos evolutivos próximos, pois pareciam intimamente relacionados com base nesta secção inalterada do DNA. Ao repetir a análise usando os genomas de 363 espécies do atual estudo, surgiu uma árvore genealógica mais precisa que afastou os pombos dos flamingos. Essa deteção permitiu identificar atualmente um evento preciso que terá acontecido há mais de 60 milhões de anos, o que é extraordinário” explica o investigador do CIIMAR.

Este avanço é detalhado num artigo complementar publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) . Neste trabalho, os investigadores examinaram de perto um dos ramos da nova árvore genealógica e descobriram que os flamingos e as pombas estão mais distantemente relacionados do que as análises anteriores do genoma tinham mostrado.

Os resultados destes trabalhos lançam assim uma nova luz sobre os mecanismos adaptativos que impulsionaram a diversificação aviária no rescaldo do evento de extinção em massa Cretácico-Paleogénico.

 

Um voo de longa duração

Avançando com a investigação, a equipa promete continuar o esforço para desvendar por completo a evolução das aves. O trabalho futuro pretende conciliar a sequenciação dos genomas de outras espécies de aves para expandir a árvore genealógica a milhares de géneros de aves e optimizar algoritmos e recursos computacionais para acomodar conjuntos de dados ainda maiores, a fim de garantir que as análises em estudos futuros sejam conduzidas com alta velocidade e precisão.

No entanto, já é possível dizer que estes resultados alteram imensuravelmente as visões tradicionais sobre a história evolutiva das aves. Esta nova árvore genealógica será uma base sólida para mapear a história evolutiva de todas as espécies de aves, com implicações importantes para a investigação ornitológica, estudos de biodiversidade e conservação.

Como destaca Agostinho Antunes, os métodos computacionais desenvolvidos irão certamente ajudar a clarificar a árvore genealógica e a história evolutiva de outros seres vivos: “O impacto deste trabalho vai muito além do estudo da história evolutiva das aves. Os métodos computacionais pioneiros desenvolvidos irão certamente tornar-se ferramentas padrão para reconstruir árvores evolutivas de uma grande variedade de outros animais.”

 

Sobre o projeto B10K

O Projeto B10K (Bird 10 000 Genomes) é uma iniciativa que visa mapear os genomas de todas as aproximadamente 10.500 espécies de aves atualmente existentes na Terra.

Este ambicioso projeto procura construir uma árvore da vida das aves abrangente a partir do conhecimento completo dos seus genomas, descodificando as ligações entre a variação genética e as diferenças de características fenotípicas, desvendando a evolução molecular, a biogeografia e as inter-relações da biodiversidade, avaliando o impacto das mudanças ambientais e humanas, atividades sobre evolução das espécies e biodiversidade, e revelando a história populacional de todo o grupo de aves.

Os trabalhos agora publicados do B10K foram lideradas por Josefin Stiller (University of Copenhagen, Denmark), Siavash Mirarab (University of California San Diego, USA) e Guojie Zhang (Zhejiang University, China), e incluíram vários outros investigadores internacionais entre os quais Agostinho Antunes.

 

in Notícias Universidade do Porto

Saída de Campo: Aves e Dinossáurios

Visita ao Cabo Carvoeiro, Lagoa de Óbidos e Lourinhã (Programa Aves & Dinossauros), com a Birds & Nature

Data: 17 de Setembro de 2011

O Programa Aves & Dinossauros foi concebido pela Birds & Nature em parceria com o Museu da Lourinhã e conjuga, ao longo de um dia, a actividade de observação de aves (na zona do Cabo Carvoeiro e na Lagoa de Óbidos), com a observação de registos fósseis de dinossauros em arribas e falésias do concelho da Lourinhã, bem como uma visita ao Museu desta cidade.

O Museu da Lourinhã é a principal realização do GEAL (Grupo de Etnologia e Arqueologia da Lourinhã), uma associação sem fins lucrativos, cujos objectivos incluem três áreas temáticas principais: a Etnografia, a Arqueologia e a Paleontologia.
Em Portugal, o pavilhão da Paleontologia constitui o local com maior número de dinossauros expostos, incluíndo também vários registos fósseis únicos. O Museu possui o único laboratório de preparação de fósseis que, em Portugal, se dedica a tempo inteiro a essa tarefa e que pode ser visto em laboração.
A visita de campo para observação de registos fósseis, decorrerá no concelho da Lourinhã, em locais privilegiados para a compreensão e aquisição de conhecimentos sobre a história da Terra. Visitaremos arribas e falésias junto ao mar, em terrenos de enorme importância paleontológica, pelas jazidas de dinossauros do Jurássico Superior.
A visita ao museu e a visita de campo para observação de registos fósseis será guiada pelo Doutor Octávio Mateus, da Universidade Nova de Lisboa e do Museu da Lourinhã, paleontólogo com um extenso trabalho de investigação nesta área, tendo publicado numerosos artigos científicos em revistas nacionais e estrangeiras e que já descreveu várias novas espécies de dinossauros para a ciência.

Relativamente à observação de aves, visitaremos o Cabo Carvoeiro/Peniche e a Lagoa de Óbidos. Quanto ao primeiro, trata-se de um excelente local para a observação de diversas espécies de aves marinhas e esta altura do ano é especialmente interessante. É possível observar várias espécies, como são exemplos: a Negrola, a Cagarra, a Pardela-de-barrete, a Pardela-preta, o Fura-bucho do Atlântico, o Fura-bucho das Baleares, a Alma-de-mestre, o Alcatraz, o Corvo-marinho, a Galheta, o Moleiro do Árctico, o Moleiro-pequeno, o Alcaide, o Garajau, a Gaivina e a Gaivina do Árctico. Para além das aves marinhas, é expectável observar algumas outras espécies raras e locais, como é exemplo o Falcão-peregrino.
Na Lagoa de Óbidos, esperamos observar diversas espécies de aves de vários grupos, como são exemplos as limícolas, os patos, as gaivotas, as andorinhas-do-mar e os passeriformes; nesta altura do ano, a lagoa é um óptimo local para observar aves em migração, incluindo espécies emblemáticas como a Águia-pesqueira.

Programa

09.00 – Encontro no Museu da Lourinhã
09.10 – Visita ao Museu
10.30 – Saída para o campo, para observação de registos fósseis nas Arribas da Lourinhã
13.30 – Regresso à Lourinhã, para almoço
13.45 – Almoço (em restaurante ainda a definir)
15.15 – Saída para Peniche / Cabo Carvoeiro
15.30 – Observação de aves marinhas no Cabo Carvoeiro
16.30 – Saída para a Lagoa de Óbidos
17.00 – Observação de aves na Lagoa de Óbidos
19.00 – Final da actividade

Preço: 45 euros por pessoa.

O preço inclui: acompanhamento permanente de guia da Birds & Nature, visita guiada por um especialista em paleontologia às arribas e falésias, bem como ao Museu da Lourinhã, custo de entrada no Museu, utilização de material óptico de qualidade (binóculos e telescópios), seguro de acidentes pessoais e IVA.

Não inclui: almoço, transporte para os locais de observação e outras despesas de carácter pessoal.

Notas

Nos passeios organizados pela Birds & Nature, tentamos proporcionar não só excelentes momentos de birdwatching, mas também oportunidades fotográficas únicas.
O programa realiza-se com um mínimo de 8 participantes; o número máximo de inscrições aceites é de 24.

A Birds & Nature Tours é uma empresa de animação turística licenciada para esta actividade, com o RNAAT nº 25/2008 do Turismo de Portugal, I.P.

Para reservas ou saber mais informações, contacte-nos!

in Lusodinos - Dinossauros de Portugal

A primeira ave foi despromovida a dinossáurio...

O Archaeopteryx pode deixar de ser considerado como a primeira ave, mostra um estudo da Nature, que defende que a espécie é um dinossauro igual a tantos outros.

Artigo publicado na Nature

O Archaeopteryx pode deixar de ser uma ave

O fóssil da nova espécie (Xu/Nature)

O primeiro fóssil do Archaeopteryx foi descoberto em 1861 e tornou-se no achado perfeito para dar impulso à teoria evolutiva de Darwin. O vertebrado viveu durante a era dos dinossauros e, apesar das semelhanças com os répteis, tinha características aladas e foi definido como a mais antiga ave de sempre, tornando-se num exemplo académico da passagem evolutiva dos répteis para os vertebrados alados. Passado 150 anos, um artigo da Nature publicado nesta quinta-feira que descreve uma nova espécie parente do Archaeopteryx, sugere que “a primeira ave” não passa de um dinossauro com penas, iguais a tantos outros que existiam na altura.

O Archaeopteryx é um género que incluí várias espécies que viveram há cerca de 150 milhões de anos, no final do período Jurássico. A primeira espécie foi descoberta no Sul da Alemanha, dois anos depois de Charles Darwin publicar o livro revolucionário do século XIX, Na Origem das Espécies, onde defendeu a teoria da evolução através de uma colecção robusta de exemplos que sustentavam a tese.

Quando se encontrou o fóssil do animal pré-histórico, o que se conhecia do mundo dos dinossauros era um deserto comparado com o que se sabe hoje. As penas, as asas, a parte superior do osso esterno parecido com as aves, eram tão diferentes dos outros fósseis de dinossauros da época, que mesmo havendo várias características de réptil, o Archaeopteryx foi não só considerado a primeira ave, como toda a teoria da evolução das aves foi construída a partir deste grupo.

Ao longo do último século e meio, vários autores puseram em causa “a primeira ave” e a partir de meados da década de 1990, quando vários fósseis mostraram que existiu uma proliferação de penas e asas em dinossauros, o aspecto do Archaeopteryx passou a ser muito mais vulgar. O artigo de Xing Xu, investigador da Universidade de Linyi, da província de Shandong, China, é mais um argumento contra esta classificação com 150 anos.

No estudo, os autores descrevem a espécie Xiaotingia zhengi. O fóssil do animal foi encontrado na formação geológica de Tiaojishan, que fica na província chinesa de Liaoning, no Nordeste. A placa de rocha onde está incluído tem a marca de penas à volta dos ossos. O animal, que viveu há cerca de 155 milhões de anos, teria asas, penas e seria capaz de planar.

Comparar a árvore da evolução
A equipa de Xu decidiu fazer uma análise comparativa das características morfológicas destas duas espécies e de mais algumas dezenas de dinossauros e aves que estão próximos para compreender quais é que serão as relações familiares na árvore da evolução.

O que descobriram, é que quando juntavam a nova espécie, o Archaeopteryx saltava do ramo evolutivo que hoje é representado pelas aves para o ramo do grupo de dinossauros chamado Deinonychosauria, que inclui, por exemplo, os famosos velociraptors, e que se extinguiu no final do Cretácico, juntamente com o resto dos dinossauros. Mas quando a análise excluía o Xiaotingia zhengi, o Archaeopteryx permanecia no ramo evolutivo das aves.

“Há muitas, muitas características que sugerem que o Xiaotingia e o Archaeopteryx sejam dois tipos de dinossauro chamados Deinonychosauria e não aves. Por exemplo, ambos têm um grande buraco em frente aos olhos, estes buracos só é visto nestas espécies e não está presente noutras aves”, disse Xu citado pela BBC News. O investigador também aponta para a garra do segundo dedo do pé, muito extensível nos Deinonychosauria, e que “tanto o Archaeopteryx como o Xiaotingia apresentam o desenvolvimento inicial desta característica”.

Lawrence Witmer, um paleontólogo da Universidade de Ohio, nos Estados Unidos, que escreveu um artigo na < i=""> a acompanhar o estudo, afirma que esta descoberta vai “arrebatar a comunidade de paleontólogos simplesmente porque, no último século e meio, estes fósseis familiares [do Archaeopterix] guiaram todos os pensamentos científicos sobre o inicio das aves”.

Para Xing Xu, esta definição feita quando a teoria da evolução ainda era jovem “foi o resultado da História e das poucas amostras que existiam da transição de dinossauros para pássaros”, disse citado numa notícia da Nature. Mas há quem discorde. “Acho que isto não vai ser a última palavra sobre este assunto”, disse à Nature Thomas Holtz, paleontólogo da Universidade de Maryland, Estados Unidos. “Se tiramos esta espécie chinesa do conjunto de espécies analisadas, os argumentos caem por terra, por isso esta nova localização é na melhor das hipóteses precária até que haja mais descobertas que a comprovem.”Entretanto, os autores chineses avançaram com outras três espécies da era dos dinossauros, descobertas recentemente, para substituirem o lugar de ave mais antiga: o Epidexipteryx, o Jeholornis e o Sapeornis. Quanto ao Archaeopterix, apesar da discussão continuar e de uma resposta conclusiva para o seu lugar na evolução das aves esperar por mais investigação, o seu lugar na história da vida ficou comprometido. “Talvez tenha chegado a altura de aceitarmos finalmente que o Archaeopterix era somente outro pequeno terópode com aspecto de ave, que esvoaçava por aí, durante o Jurássico”, defendeu Lawrence Witmer.

in Público - ler notícia   

As aves de Audubon no Google Doodle do dia

John James Audubon (26 de Abril de 1785 – 27 de Janeiro de 1851) foi um naturalista norte-americano de origem francesa, especializado na ilustração científica de aves. O seu trabalho mais conhecido The Birds of America (As Aves da América em língua portuguesa) alcançou, durante a sua vida, sucesso comercial e trouxe-lhe enorme popularidade junto do público. O prestígio científico alcançado pela obra valeu-lhe elogios rasgados dos seus pares e permitiu-lhe tornar-se no segundo americano (depois de Benjamin Franklin) a incluir a selecta Royal Society britânica para as ciências.

in Wikipédia