Biogeografia do Noroeste Atlântico e do Mar Mediterrânico

A LusoExpedição ‘06 apresenta como objectivo principal a exploração de um meio composto por montanhas subaquáticas, o Banco do Gorringe, e os seus cumes Ormonde e Gettysburg (fig. 1).


Fig. 1 – Localização geográfica do banco de Gorringe. (www.math.uio.no)

O Banco do Gorringe encontra-se localizado a aproximadamente 200 km do Cabo de S. Vicente, exactamente onde ocorre a colisão entre as placas Africana e Euro-Asiática. Por estas razões alguns estudos apontam para que o Gorringe tenha sido formado por fragmentos da placa Africana (fig. 2). A cobertura da estrutura sedimentar mostra que a zona se encontra estável desde o período Cretácico (66 milhões de anos). O Banco do Gorringe cobre uma área com cerca de 180 km de comprimento com profundidades que excedem os 5000 metros, na qual alguns dos cumes estão a menos de 50 metros de profundidade (1).


Fig. 2 – A formação do Banco de Gorringe tendo origem na colisão das placas Africana e Euro-Asiática (1).


Crê-se que estes cumes submersos tenham sido um ponto de passagem de diversos organismos para a colonização dos arquipélagos das Canárias Madeira e dos Açores. O facto de espécies continentais da costa mediterrânica e africana colonizarem outras áreas deveu-se a eventos paleogeográficos e paleoclimáticos marcantes nestas áreas geográficas. Destes eventos destacam-se dois muito importantes. Um deles foi a crise Messiniana, na passagem do Miocénio para Pliocénico há cerca de 5,5 milhões de anos, que se caracterizou pelo fecho do Mediterrâneo e pela consequente seca do mesmo. O outro evento caracterizou-se pelas glaciações Plio-pleistocénicas cujo último máximo glaciar terminou há 18 mil anos atrás, que fizeram com que toda a área geográfica em questão sofresse descidas bruscas na temperatura, devido à descida da frente polar até à latitude da Península Ibérica (2). A descida desta frente polar até à Península Ibérica foi responsável pelo isolamento do Mediterrâneo do Atlântico uma vez que as temperaturas à latitude do Estreito de Gibraltar seriam demasiado baixas para que o fluxo entre populações de espécies subtropicais (Mediterrâneo) e temperadas (Atlântico) se mantivesse (3). Durante os períodos interglaciares (como aquele em que nos encontramos agora) os arquipélagos das Canárias, Madeira e Açores sofreram muito provavelmente um processo de colonização por parte da fauna costeira continental para sofrerem uma extinção massiva em cada a um novo período de glaciação. Sendo assim todas as espécies que não suportassem temperaturas temperadas-frias iriam ser continuamente extintas destas zonas e apenas as espécies que sobrevivessem é que conseguiriam fixar os seus mecanismos de isolamento reprodutor. Este argumento é suportado pelo facto do número de espécies endémicas nestas ilhas do Atlântico ser extremamente reduzido. Adicionalmente, as espécies cujas populações insulares e continentais apresentam diferenças genéticas entre si são precisamente as espécies que toleram actualmente temperaturas mais reduzidas (3).
 
Fábio Carlos

Análise dos Dados Recolhidos

Após a recolha das amostras biológicas durante a Lusoexpedição ’06, procederemos a uma série de análises laboratoriais que terão início na extracção do seu DNA. O objectivo desta extracção é determinar as semelhanças e diferenças de pelo menos dois fragmentos diferentes de DNA entre os indivíduos recolhidos no Banco do Gorringe e indivíduos das mesmas espécies recolhidos noutras áreas geográficas.
            O facto de o DNA nuclear ser herdado de ambos os progenitores faz com que a informação nele codificada se “dilua” devido à recombinação. No entanto, podemos encontrar DNA noutros locais da célula que não o núcleo. As mitocôndrias também possuem DNA que é herdado apenas da progenitora o que faz com que a informação filogenética fique mais conservada. Deste modo, o DNA a analisar neste tipo de trabalho é preferencialmente o mitocondrial. A análise de dois fragmentos de DNA mitocondrial, no mínimo, resulta como um replicado e é bastante útil uma vez que nos permite confirmar a veracidade dos resultados.

O DNA codifica uma série de proteínas, que são compostas por aminoácidos. Com o decorrer do tempo estes aminoácidos sofrem modificações estruturais que reflectem mutações, e que característicamente se vão acumulando, dando origem à divergência entre espécies num processo de evolução molecular. Embora esta seja uma questão polémica, muitos autores defendem que existe uma relação relativamente constante entre a taxa de mutações e o tempo decorrido (Gráfico 1), o que é indicativo de que os dados obtidos a partir do mDNA podem funcionar como um relógio molecular do processo evolutivo (Kimura, 1980).

Gráfico 1– Representação gráfica da taxa de mutações de várias espécies em função do tempo, em que se observa uma relação constante entre as duas variáveis (http://www.blackwellpublishing.com/ridley/a-z/Molecular_clock.asp)

Cruzando a informação que podemos obter a partir de árvores filogenéticas (Figura 1), que no fundo ilustram o percurso evolutivo de várias linhagens desde o seu ancestral comum, com dados paleontológicos, podemos estimar um relógio molecular para um determinado grupo de espécies.
Tenhamos como exemplo a árvore seguidamente apresentada para tentar compreender como ocorre o processo de divergência e a acumulação de mutações a partir do mesmo ancestral comum. A espécie I é a mais semelhante ao ancestral comum, uma vez que terá sofrido apenas a mutação 1, enquanto que as espécies G e H terão sofrido 3 mutações ( 1, 2 e 3), e as espécies D e E terão sofrido um total de 5 mutações (1, 2, 4, 5 e 6).

Figura 1 – Exemplo de uma árvore filogenética, em que se observa a divergência entre várias espécies que provêm de um ancestral comum.

 

Para que possamos entender de que forma é que este processo está relacionado com as sequências de DNA de um grupo de espécies aparentadas entre si, tomemos o seguinte exemplo:

Espécie

Sequência de DNA

Espécie A

ACAT

Espécie B

ACTT

Espécie C

ACCC

Verificamos que estas 3 espécies divergem na 3ª e 4ª bases, porque a partir da altura em que divergiram de um ancestral comum cada uma delas começou a acumular mutações diferentes, como se pode claramente observar no diagrama seguinte.

De acordo com o diagrama, as espécies A e B divergiram há pouco tempo e como tal o seu DNA apresenta apenas uma diferença entre ambas (4ª posição). A espécie C divergiu há mais tempo, quer da espécie A quer da espécie B, pelo que já decorreu um período suficientemente longo para acumular duas diferenças (3ª e 4ª posições), confirmando o acumular de mutações representado no Gráfico 1. Assim:

  1. somos capazes de estimar as relações de parentesco entre as espécies;
  2. se possuirmos fósseis que permitam comprovar a existência do ancestral comum conseguimos estimar há quanto tempo divergiram.

Se além destes dados tivermos também informações acerca da geologia e da paleoclimatologia de uma determinada região (como é o caso no Atlântico Noroeste e no Mediterrâneo) podemos perceber quão dinâmica foi a evolução destas espécies ao longo dos últimos milhões de anos.

Este é um dos objectivos que procuramos atingir com a LusoExpedição 2006, uma vez que estas amostras nos vão permitir estudar de que forma é que o Banco do Gorringe poderá ter funcionado como ponte de passagem que permite ou permitiu no passado que espécies costeiras continentais atingissem os arquipélagos da macarronésia (Canárias, Madeira e Açores).

Catarina Cúcio

 

Bibliografia

(1)- Oceana. The Seamounts of The Gorringe Bank, Fondazione Ermenegildo Zegna.
(2)- Briggs JC. 1995. Global Biogeography – Developments in Palaeontology and Stratgraphy. Amoldsville: Elsevier.

(3)- Dias JA, Rodrigues a, Magalhães F. 1997. Evolução da Linha de Costa, em Portugal, Desde o Último Máximo Glaciário até à Actualidade: Síntese dos Conhecimentos. Estudos Quaternário 1: 53-66.

 

Enquadramento Cientifico

 

 

 

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