Diário de um Pré-Biólogo by Mafalda_Lucas

DIÁRIO DE UM PRÉ-BIÓLOGO

Viagem pelo

INCRÍVEL

Mundo da Biologia Acompanhe a jornada de quatro estudantes da Licenciatura em Biologia Celular e Molecular e aproveite a oportunidade de conhecer um pouco mais sobre a Biologia Animal

Índice Nota editorial AMPA- Área Marinha Protegida das Avencas

O que é a AMPA? A Geomorfologia da AMPA Porquê estudar a AMPA? Onde estou?

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Fauna do supra e médiolitoral Fauna do infralitoral Que pistas fornecerá o clima acerca da morfologia, fisiologia e etologia de um organismo? Tantos climas - porquê? Porque migra a Sialia currucoides? Okapia johnstoni e Camelus dromedarius – dois artiodáctilos a um mundo de distância Quem coloriu os animais? Quem sou? DNA barcoding 10 em 1 - o enigmático caso das borboletas Skipper Macroinvertebrados Bentónicos Filo Mollusca Filo Arthropoda Filo Chordata Biologia em ação!

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O que ter em conta quando se desenha uma experiência? Para onde vou? Entrevista a Maria Filomena Lopes Ad0ega Sobre a Investigadora A evolução debaixo do microscópio Bibliografia

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25 26 32 Comingio Merculiano Eric Erbe; colorização digital Chris Pooley Ernst Haeckel Diego Fontaneto

Nota editorial Caro Leitor, O propósito desta revista é mostrar de que formas a Biologia Animal atua como uma ferramenta para desmistificar a natureza da vida, neste caso, animal - uma espécie de disciplina metafísica para responder às perguntas "O que somos?", "Onde estamos" e "Para onde vamos?". Foi da curiosidade de compreender a Biologia Animal de uma perspetiva fundamental que surgiu o "Diário de um pré-biólogo". Procurámos nele reunir os trabalhos realizados ao longo do semestre num portfólio que imortalizasse o nosso percurso na cadeira e simultaneamente a sua execução nos permitisse aplicar, expandir e explorar questões complementares ao que nos foi mostrado na componente prática da disciplina. Como tal, além de resumir a informação essencial recolhida nas aulas, inclui artigos sobre outros temas que no seu conjunto contribuem para um melhor entendimento do processo evolutivo A ampla noção de vida foi o que nos permitiu construir, com o estudo da diversidade animal ao nível morfológico, anatómico, fisiológico e etológico- os exemplos dados da inesgotável astúcia/ engenhosidade da vida, no seu percurso para a adaptação. A sistematização que faz da influência do ambiente sobre a própria essência da vida - reciprocamente, as evidências que nos permite agora interpretar num animal e associá-lo ao seu habitat, tendo a saída de campo à AMPA como ponto de partida desta viagem, decidimos iniciar também o nosso diário de bordo analisando e exemplificando que pistas nos fornecem os animais sobre a casa que habitam. Explorámos algumas das adaptações aos respetivos andares para mostrar como é que a Biologia Animal nos possibilita entender onde estamos através das nossas característica - isto é, a relação das características do organismo com a sua distribuição biológica, aspeto que é transversal à AMPA e a todos os outros locais do globo. As respostas à questão "Quem somos?" são tão abrangentes quanto a própria questão mas usamos o DNA Barcoding e as chaves dicotómicas como duas ferramentas dos biólogos para identificar organismo - na vastidão da vida, especificar entidades através de elementos igualmente vastos como a morfologia e a informação genética. Finalizamos com a entrevista à investigadora Filomena Adega que não só explorámos as questões anteriores da ótica de uma "cientista da Evolução", como procurámos esclarecer que vias e que questões pavimentam o caminho para responder à pergunta "Para onde vamos?", fechando a história com chave de ouro. Esperemos que gostem e que achem educativo Cumprimentos, As Autoras.

AMPA- Área Marinha Protegida das Avencas O que é a AMPA? Localizada em Cascais, a AMPA - Área Marinha Protegida das Avencas - adquire este estatuto sobretudo pela ampla biodiversidade da fauna autóctone, que coabita com a ação antropogénica típica de uma zona balnear e costeira. A fragilidade dos ecossistemas litorais deve-se à instabilidade dos fatores físicos e químicos a que estão naturalmente sujeitos, mas são as pressões de origem antropogénica - o pisoteio excessivo, a pesca/ caça submarina de bivalves e as alterações climáticas - o alvo das medidas de proteção implementadas na praia das Avencas.

O que torna a sua biodiversidade tão singular? De entre os ecossistemas num sistema litoral, a singularidade da plataforma intertidal (entre marés) destaca-se: a instabilidade característica não os torna apenas mais vulneráveis, mas também mais ricos! Por serem a interface ambiente terrestremarinho, permitem a coexistência espacial de uma multiplicidade incomum de habitats. A adicionar à proximidade do areal emerso com o mar - o efeito das marés, principal critério de zonação do intertidal.

O INFRALITORAL Caracteriza-se pela submersão constante, situando-se entre da linha da baixa-mar e a profundidade que seja compatível com a subsistência de algas fotófilas.

O MÉDIOLITORAL Encaixada entre as linhas superior e inferior da maré, o seu efeito observa-se exclusivamente nesta zona.

O SUPRALITORAL Acima da linha da preia-mar, apenas as águas de escorrência, as gotas das ondas ou as extremas marés sazonais (marés vivas e tempestades) são exceção ao seu estado de emersão habitual. O elevado grau de dessecação e outros parâmetros extremos restringem a comunidade deste biótopo.

Localização: Área Marinha Protegida das Avencas Autor: Mariana Branco

Que consequências para a fauna do médiolitoral poderá ter?

Localização: Área Marinha Protegida das Avencas Autor: Mariana Branco

A Geomorfologia da AMPA

Porquê estudar a AMPA?

A AMPA é uma plataforma intertidal singular - o substrato de natureza rochosa, de composição variada (filões basálticos e substrato calcário), cria grande variedade de habitats por promover a formação de enclaves (fendas e poças), que não se encontram em zonas intertidais arenosas.

As evidências da modelação mútua entre ambiente e seres vivos também se encontram no supralitoral e no infralitoral. Note-se que além das adaptações animais, explicadas pelas condições ecológicas a que estão sujeitos, a composição e atividade biológica da comunidade intertidal são critérios para a zonação.

O médiolitoral é o principal palco da variação nos parâmetros físico-químicos [1], não só sazonal (comum aos ecossistemas temperados) mas circadiana:

A topografia da AMPA, nomeadamente pelos seus enclaves, possibilita a observação de elementos da comunidade infralitoral, de modo prático e expedito - e sem obter a carta de mergulhador!

•A humidade e disponibilidade de água (ou o grau de dessecação); •A salinidade; •A temperatura; •E o impacto mecânico das ondas. Disto resulta a sua vasta e variada comunidade biológica, cuja composição se baseia na versatilidade característica da fauna médiolitoral - estes organismos apresentam adaptações morfológicas, fisiológicas e comportamentais únicas e polivalentes

De um modo global, o estudo da biodiversidade nas zonas intertidais oferece oportunidades únicas para compreender a morfologia e fisiologia dos organismos, além de evidenciar claramente que a distribuição biológica não se explica pelo acaso - todos habitamos o local certo, à hora certa.

Onde estou? Fauna do supra e médiolitoral

Melaraphe neritoides

Fig. 1 Verucaria maura Por: C. Sulots

Verucaria maura Encontrada desde a zona supratidal e até ao médiolitoral, próxima dos povoamentos de lapas, a Verrucaria maura (Fig. 1) assemelha-se mais a uma mancha de óleo negro na rocha do que a uma associação simbiótica viva, entre fungos e fotobiontes (algas ou bactérias fotossintéticas). Contrasta com a cor clara do arenito calcário das falésias, sempre expostas a luz solar e à elevada dessecação. Poder-se-ão apontar a distintiva melanização, pela função antioxidante da melanina [2], e a simbiose, enquanto estratégia nutricional, como mecanismos de resposta ao stress ambiental supratidal.

Alimentando-se de líquens pretos e detritos, encontram-se frequentemente muito acima do limite da preia-mar, em fissuras na rocha que conservem a humidade ou mesmo expostas às temperaturas extremas e intensa luz solar. [3] O stress térmico e osmótico diurno são, de facto, promotores de adaptações comportamentais curiosas na Melarhaphe neritoides (Fig.2) - a agregação em grupos reduz o impacto da dessecação, a par com a secreção de uma estrutura de muco que lhes permite fixarem-se, penduradas, ao substrato quente evitando ou minimizando o contacto e a consequente acumulação de calor por condução. [4] O opérculo, parte do pé que cobre a abertura da concha, surge nos gastrópodes e noutros clades de animais também como estratégia de conservação da humidade interna.

Fig. 3 Patella vulgata Por: Patrícia Martins

Patella vulgata Também conhecida vulgarmente como lapa, esta espécie vive no médiolitoral. É uma espécie séssil que vive agregada às rochas, e alimentase maioritariamente de algas que crescem no substrato (Fig.3). Têm uma concha protetora que possibilita a sua aderência às rochas, e têm adaptações que lhes permitem absorver a água e manterem-se húmidos, o que permite a sua sobrevivência durante os períodos de maré baixa.

À boleia! Muito frequentes sobre as conchas, estas pequenas estruturas calcárias foram outrora a casa de anelídeos em desenvolvimento que, tal como as sésseis cracas, aproveitam a subtil mobilidade da lapa, beneficiando da boleia.

Fig. 2 Melaraphe neritoides Por: Patrícia Martins

Octopus Vulgaris De nome comum Polvo podemos encontrá-lo nas poças dos enclaves, mais especificamente, em poças mais abrigadas e onde não exista tanta luz. A morfologia do Polvo é algo que está bem presente na nossa memória. Quando pensamos no Polvo associamos a imagem de um animal com longos braços cobertos de ventosas, estes permitem a locomoção do animal na água como também agarrar a presa. As suas ventosas ajudam-lhe a andar sobre as rochas e a fixar melhor o alimento. Para além disso, este animal possuí uma extraordinária capacidade de camuflagem. (Fig.4)

Fig.4 Octopus Vulgaris Por: Mariana Branco

Curiosidade O que é a camuflagem e como é conseguida? A camuflagem é o que permite a este animal se confundir com o ambiente sendo uma das estratégias utilizadas pelo Polvo para se proteger dos seus predadores como também da captura da sua presa é apanhada de surpresa. Neste caso a presa não tem qualquer hipótese de escapatória já que o Polvo é um animal muito dotado com uma grande agilidade motora e rapidez para além de possuir uma grande inteligência. As células da pele dos Polvos que possuem pigmentos capazes de refletir a luz a estas células dá-se o nome de cromatócitos. Estas células podem também ser encontradas em vários outros grupos de animais como nos peixes, anfíbios e reptéis

Fauna do infralitoral

Sabellaria alveolata

Curiosidade As estrelas do mar conseguem enrigecer o seu endoesqueleto dependendo da sua situação. Quando sob algum tipo de stress ou ameaça, estas segregam uma enzima que enrigece o endosqueleto.

Fig. 6 Asteroidea Por: Maria Leonor Bezerra

Asteroidea

Fig. 5 Actiniaria Por: Maria Leonor Bezerra

Actiniaria As anémonas (Fig.5) são animais subaquáticos característicos do infralitoral e apresentam cavidade gastrovascular septada, o que lhes permite uma maior área de absorção de alimento que se encontra em suspensão na água envolvente.

Conhecidas comumente como estrelas-do-mar, estas localizam-se no andar infralitoral rentes ao solo, e tal como todos os outros animais marinhos apresentam adaptações que lhes permitem viver em ambientes subaquáticos. (Fig. 6) No seu ciclo de vida apresentamse, no primeiro estágio, em forma de larva planctónica o que lhes permite uma mais eficiente dispersão da descendência. Apresentam pés ambulacrários na face oral que não só ajudam na locomoção, como na deteção e alimentação das presas e apresentam ainda uma capacidade rara de regeneração que lhes é possível pois não apresentam cérebro e por isso conseguem regenerar o seu corpo a partir de um simples braço.

São pequenos vermes marinhos, com aproximadamente 5 cm de comprimento, pertencentes ao Filo Annelida, da Classe Polychaeta. Um facto curioso sobre estes animais é que são responsáveis pela construção de recifes biogénicos nas praias rochosas, na zona intertidal. Muitos destes recifes chegam a atingir vários metros em toda a sua extensão e consistem num aglomerado de tubos cilíndricos feitos a partir de grãos de areia minuciosamente posicionados pelas poliquetas sendo o local onde residem e se alimentam. Estes recifes servem de habitat a outros organismos como, por exemplo, crustáceos, poliquetas e algas. Geralmente, a cada orifício corresponde a um tubo onde habita um animal. Estes recifes são ricos em biodiversidade e por esse motivo tornam-se um habitat bastante apelativo aos mais diversos predadores dos animais que neles habitam: Aves, Crustáceos e Peixes. Por todas estas razões podemos constatar o papel vital dos Sabellaria alveolata (Fig.7) na cadeia trófica e dinâmica dos ecossistemas costeiros intertidais. [25]

Fig. 7 Sabellaria alveolata Por: Dr. Andrew Davies

Que detalhes sobre a Evolução poderão esconder as interações biótico-abiótico?

Que pistas fornecerá o clima acerca da morfologia, fisiologia e etologia de um organismo? A zonação da AMPA resulta da conjugação de diversos fatores ecológicos, subjugados igualmente à sazonalidade característica de climas temperados, nos quais se insere o clima Mediterrânico do continente português. Com base na semelhança de pressões seletivas, existem características adaptativas transversais aos organismos que partilham o mesmo clima, tal como aos que partilham o mesmo nicho ecológico/ área geográfica, num fenómeno designado por simpatria. Desta ótica, o clima atua como modelador de uma identidade morfológica, fisiológica e etológica única e distintiva da fauna encontrada em habitats da mesma zona do globo, manifestada por um conjunto de ferramentas analogamente esculpidas ao longo da Evolução, com vista à vantagem seletiva perante fatores ambientais semelhantes. Sendo a adaptação ao respetivo clima que justifica, em parte, a distribuição geográfica de uma espécie, toda a biodiversidade animal encontra-se no local certo, à hora certa.

Tantos climas - porquê? Apesar da complexidade aparente, a latitude é o único determinante do clima experienciado em dada região. O clima refere-se à variação média das condições atmosféricas, sendo (mais ou menos) estável e, portanto, previsível - variando numa amplitude sensivelmente fixa, podemos definir padrões climáticos latitudinais. Ademais, na base desta variação latitudinal estão três propriedades triviais do nosso planeta - a sua forma tridimensional, a rotação sobre si próprio e o desvio angular do respetivo eixo rotacional [5]. Conjugados, explicam a co-variação da temperatura e precipitação com a localização geográfica relativa ao Equador a latitude. Assim, porque é que o clima desértico se caracteriza por temperaturas quase inóspitas? Porque parece a precipitação ser atraída para os trópicos? A sazonalidade é apanágio dos climas temperados?

A resposta reside nos fatores supramencionados: • A forma esférica do planeta implica uma influência latitudinal sobre o ângulo de incidência da radiação solar e a consequente quantidade de calor absorvido pela atmosfera nessa região do globo, além de determinar a área pela qual este calor se dispersa - ora explicando porque se acumula o gelo nos polos e os turistas nas Caraíbas. • Contudo, a intensidade da radiação solar sobre a superfície terrestre não explica totalmente a variação latitudinal da temperatura, residindo na distribuição preferencial de calor pelas correntes oceânicas as diferenças significativas entre os invernos de alguns estados norte-americanos e os portugueses, ainda que partilhem a mesma latitude. Também os padrões de precipitação são moldados pela forma esférica do planeta - o input variável de radiação solar gera as células de convecção atmosféricas que os justificam. •O ar aquecido sob o Equador ascende e

é sobre os trópicos que a humidade condensada nas massas frias precipita criando os períodos extremos da monção e a perene humidade tropical, bem como a extrema secura nas latitudes subtropicais, ou desérticas. Uma outra célula convectiva é responsável por um fenómeno análogo a latitudes superiores , entre climas temperados e polares. Como expectável, a precipitação típica dos primeiros cria nas latitudes a cerca de 90° climas secos – naquilo que se poderá chamar “deserto gelado”. • Já a sazonalidade - da temperatura e da duração do dia - varia num gradiente e advém do desvio angular de 23.5° no eixo rotacional terrestre. A disparidade de radiação solar efetiva anual verifica o seu extremo nas latitudes superiores considere-se o dia e noite com duração de seis meses nos polos - destacandose, numa ponta do espetro, as regiões temperadas e as suas quatro estações bem definidas, em oposição às equatoriais, caracterizadas pela relativa estabilidade atmosférica ao longo do movimento translacional da Terra.

Escondido à vista de todos! A resposta etológica animal ao estado do tempo é-nos bastante evidente - a busca por refúgio temporário durante uma ocasional tempestade ou até a correlação da atividade com extremos pontuais de temperatura. A adaptação ao clima, contudo, reside nas características intrínsecas de um organismo - que, pela presença perene, não nos salta frequentemente à vista. O clima atua efetivamente como filtro da biodiversidade animal autóctone - sobreviveria um robusto dromedário à chuva do inverno português? Adequar-se-ia um elefante às matas nacionais? Torna-se, deste modo, claro que a evidência da seleção natural esconde-se à vista de todos.

Porque migra currucoides? Nome comum: montanha

pássaro

Sialia azul

Típica da fauna norte-americana, as oscilações sazonais da temperatura e precipitação são velhas conhecidas da Sialia currucoiides (fig.1)uma ave migratória, que nidifica no oeste dos EUA e viaja para sul durante as estações frias, distribuindo-se tão para norte quanto o Alasca e para sul quanto o México Central [6]. Poderão as quatros estações anuais do clima temperado explicar o seu comportamento migratório?

Fig. 1 Sialia currucoides Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Mountain_bluebird

Fig. 2 Ursus americanus Fonte: https://www.flickr.com/photos/marklwatson/5348514178/ Por: Mark L.Watson

Ritmos circanuais, como a migração ou a hibernação, são engenhosos mecanismos comportamentais despoletados pela sazonalidade da temperatura/ precipitação e, consequentemente, dos ciclos ecológicos [16]. São especialmente evidentes na fauna de latitudes superiores - a drástica variação anual do clima aí experienciada correlaciona-se com o desaparecimento sazonal de inteiras populações autóctones [19]. A vantagem adaptativa dos ritmos circanuais reside efetivamente na coordenação temporal da atividade biológica com a disponibilidade de recursos - note-se o exemplo do Ursus americanus (Fig. 2), encontrado nas florestas temperadas norte e centro-americanas. A hibernação invernal e os hábitos alimentares oportunistas alinham-se com a escassez nutricional típica da estação fria, prevalecendo o stress nutricional e a tendência decrescente no peso corporal durante grande parte da primavera [7] - a gestão metabólica através de longos períodos de inatividade permite sobreviver a condições ambientais altamente desfavoráveis.

Analogamente, a fauna dos climas desérticos e tropicais também é pontuada por migrações sazonais, promovidas pela sucessão dos dois padrões alternativos de precipitação - a estação húmida e a estação seca. A Grande Migração do Este Africano destaca-se entre estes exemplos, mobilizando mais de 2 milhões de animais numa peregrinação massiva em busca do destino ideal. [8]

Okapia johnstoni e Camelus dromedarius Dois artiodáctilos a um mundo de distância Apesar de partilharem a mesma ordem (Artiodactyla), ocapis e dromedários são vizinhos geográficos mas uma diferença abismal separa-os morfológica e fisiologicamente. Qual o resultado expectável de realocar um ocapi, endémico das florestas tropicais da Républica Democrática do Congo [9], nas regiões paleárticas áridas do Norte de África e do Médio Oriente [10], de onde são nativos os dromedários? Ambos estão equipados com mecanismos homeostáticos desenhados à medida para a sobrevivência nos respetivos habitats (Figura 3) - sendo a disparidade nos padrões de temperatura e precipitação o desafio mais evidente neste cenário hipotético. Numa análise comparativa preliminar entre o dromedário e o esquivo Okapia johnstoni, só em meados do século XX conhecido pelo mundo ocidental [11], o isolamento térmico e a permeabilidade da pelagem divergem significativamente. Espesso e oleoso, o pelo dos ocapis repele água como uma gabardine nos períodos de afluente precipitação [12], mas comprometeria a transpiração- um importante mecanismo de arrefecimento durante a hipertermia. Contrasta com o pelo dos dromedários, fino e lustroso, que permite refletir a radiação solar intensa [13] no deserto mas providenciaria pobre retenção do calor perante a húmida e fresca vegetação tropical. Ademais, apontar-se-iam a heterotermia (Figura 4) adaptativa [10] durante períodos de dessecação (tão longos quanto um mês), a vasodilatação seletiva e o fluxo direcionado no arrefecimento do sangue arterial cerebral [14], ou a veloz reidratação, pela ingestão de até 100L de água em apenas 10 minutos [10], como adaptações ao sobreaquecimento e à desidratação por evaporação no Camelus dromedarius.

A vegetação de onde estas espécies de herbívoros ruminantes são indígenas, reflete-se também nas suas dietas e poria obstáculos à sua sobrevivência enquanto alóctones recíprocos - sobretudo pela riqueza nutricional da dieta da Okapia johnstoni e a preferência por folhagem arbórea [11] (figura 4), dificilmente sustentadas pelos arbustos rasteiros e catos desérticos. Por outro lado, as plantas halófilas que compõem cerca de 1/3 dos requisitos nutricionais dos dromedários [10], pela sua utilidade na sua crucial osmorregulação, escasseariam neste novo habitat. Anatómica e morfologicamente seria ainda de notar a desvantajosa configuração das patas do Camelus dromedarius em substratos escorregadios e enlameados como os de uma floresta húmida, apesar dos seus calos conferirem proteção e aderência na areia quente do deserto. Também a ausência das papilas queratinizadas do dromedário impediria o ocapi de aí mastigar a vegetação espinhosa , tal como a das narinas cerráveis ou das membranas nictitantes oculares o desarmariam contra as frequentes tempestades de areia [15].

Por: Laarow

Fig. 3 O navio do deserto. O Camelus dromedarius é um modelo excecional para o estudo de adaptações ao stress térmico e hídrico desde a forma dos seus eritrócitos, às peludas pestanas , o dromedário evidencia uma resistência impar no mundo animal e de valor económico indispensável para as populações destas regiões. Não obstante, o insucesso da sua introdução em latitudes superiores demonstrou a sua baixa tolerância a condições húmidas e frias.

Em Elkhawad (1992)

Fig. 4 Heterotermia adaptativa. O aquecimento exterior traz acoplado a perda de calor por evaporação. Em resposta, o Camelus dromedarius desenvolveu uma alternância circadiana entre a poiquilotermia e a homeotermia - acumula periodicamente o calor externo, variando a sua temperatura corporal em mais de 6°C e, consequentemente, reduzindo a desidratação por evaporação, face às intensas dessecação e hipertermia diurnas. Em condições ótimas, a temperatura retal mantém-se estacionária, flutuando em apenas 2°C.

Quem coloriu os animais? O profundo impacto que o ambiente verifica na evolução dos animais parece indubitável. Ainda assim, muitos caracteres retidos exibem pouco ou até nenhum valor adaptativo perante alguns fatores ecológicos. Esta ambiguidade está especialmente patente na coloração animal, pela sua versatilidade funcional, destacando-se o conflito entre o seu papel na crypsis e na termorregulação - enquanto causas igualmente plausíveis - e em particular na coloração da fauna de climas extremos, como o desértico e o polar. Que força evolutiva seleciona afinal a cor dos animais? Dos endotérmicos aos ectotérmicos, inúmeros organismos foram analisados na tentativa de sistematizar o mecanismo seletivo da coloração, num modelo em que se elucida a interação entre as três hipóteses clássicas na base desta análise em mamíferos - camuflagem (tipicamente favorecida), comunicação inter- e intraspecífica, e fisiologia [37]. Ainda que plausíveis, as conclusões derivadas destas hipóteses são post hoc, pelo que a área carece de estudo ao nível fundamental. A título de exemplo, a hipótese do melanismo termal (TMH) prevê que cores claras, por refletirem mais a radiação solar visível, prevenindo a sua absorção, serão adaptativas em climas quentes. Se assim for, porque será branca a Vulpes lagopus (raposa do Ártico)? (Fig. 5) A resposta parece óbvia: trata-se de crypsis, ou camuflagem. Contudo, a questão adensa-se pelo polimorfismo desta espécie - existem dois fenótipos alternativos para a cor do pêlo, um branco e outro "azul" ou cinzento. Estudos demográficos, tais como o de 2010 [38] acerca de uma população na Noruega, fornecem pistas importantes para desbravar o caminho até um consenso, a par com abordagens fisiológicas e as técnicas moleculares desenvolvidas nos últimos anos. Como todos os tópicos em Ciência, a investigação neste âmbito estimula mais questões do que respostas - por baixo de cada pelo, um novo desafio!

Fig. 5 Vulpes lagopus, a raposa do Ártico

Por: Ron Reznick

Fig. 4 Dieta do Okapia johnstoni e do Camelus dromedarius. A produtividade dos respetivos habitats repercute-se nas dietas destas espécies - a exploração de fontes alimentares diversificadas ou a gestão ardilosa dos recursos alimentares poderão tratar-se de comportamentos adaptativos. Além de frutas, folhas e sementes - de mais de 100 espécies vegetais -, fungos, carvão, argilas ou até fezes suplementam a dieta do Okapia johnstoni. A língua preênsil, tal como no seu único familiar (a girafa), adapta-se à tarefa de despir ramos de árvores. Em sentido contrário, forragear, selecionando poucas folhas de várias plantas, garante variedade nutricional ao dromedário, simultaneamente reduzindo o stress sobre as comunidades de plantas e a competição interespecífica.

Contudo, a controvérsia nalguns exemplos dá lugar ao consenso generalizado noutros.

Cerastes cerastes O seu comportamento fossorial poderá argumentar contra o valor fisiológico da pálida aparência da víbora cornuda - trata-se sobretudo de uma estratégia de camuflagem. Sendo presa e predador (por emboscada), a coloração críptica otimizar a fusão com o fundo arenoso, beneficiando o papel ecológico da C. cerastes.

Okapia johnstoni Antes do recente reconhecimento como o segundo membro da família Giraffidae, a hipótese de integrar o género Equus era sustentada pela reminiscência do seu padrão ao de cavalos e zebras. De facto, as suas ricas brancas e castanhas mimetizam o padrão gerado pelos raios de luz solar quando coados pelos troncos das árvores.

11 Por: Øyvind Sandbuløkken

qUeM sOU?

DNA Barcoding O DNA barcoding consiste numa técnica na qual uma sequência de DNA é analisada, de modo a que se consiga fazer a identificação de uma determinada

Descubra a Espécie e o seu Contexto Filogenético e Filogeográfico

Alinhamento de uma Sequência

espécie, comparando com as sequências já descobertas e identificadas.

De modo a realizar um alinhamento correto, há uma série de passos a seguir. Para isto, vamos utilizar o programa MEGA cujo o download pode fazer em https://www.megasoftware.net/

PASSO A PASSO

Após a aquisição dos cromatogramas, selecione a opção de criar a “Reverse Complement” da sequência Reverse.

Seguidamente, adicione as duas sequências ao alinhamento (Forward e Reverse Complement) e estamos prontos para começar o alinhamento.

O alinhamento é efetuado selecionando a primeira base da sequencia Forward e utilizando a barra do espaço do computador para a ir avançando até obter a maior concordância entre sequencias, ou seja, obter o máximo de “*”.

A eletroforese é o processo que leva à obtenção dos cromatogramas. Neste processo, os diferentes nucleótidos podem percorrer o gel em tempos muito próximos, o que leva a que alguma bases apareçam sobrepostas.

4 No passo seguinte, compare os cromatogramas e verifique se há bases discordantes. Caso exista, corrija essa discordância.

No inicio do cromatograma da sequência Forward e o final do cromatograma da sequência reverse há uma maior sobreposição devido aos primers utilizados na replicação aquando do PCR. Deve-se apagar estas zonas!

Insira uma linha em branco que vai servir para construir a sequência final consensos.

Copie o inicio da sequência Reverse Complement e a parte alinhada do alinhamento e o final da sequência Forward a partir do alinhamento.

7 Alinhe os primers com a sequência de consenso de forma a obter o gene com os 658 pares de bases.

O gene COI é um marcador universal para a identificação das espécies com cerca de 658 pares de bases

Após a obtenção da sequência de consenso com 658 pares de bases, faz-se o BLAST da sequência no GenBank como forma de obter a proteína codificada pela sequência. Ao fazer isto a sequência é comparada com outras existentes na base de dados.

Holothuria tubulosa

9 Através desta árvore podemos posicionar a espécie em estudo na historia evolutiva, evidenciando as relações filogenéticas com outras espécies próximas.

Doppelgangers taxonómicos Pelo menos à primeira vista, os complexos de espécies críticas intrigam o campo da sistemática pela profunda semelhança fenotípica. Enquanto conceito fenomenológico, a especiação crítica pontua todos os filos animas com espécies morfologicamente indistinguíveis mas reprodutivamente isoladas (incapazes de procriarem entre si). Pelo carácter fundamental da taxonomia noutras disciplinas da Biologia Animal, nomeadamente a da conservação, a especiação críptica é um dos mais proeminentes desafios do taxonomia atual. Mais do que um problema taxonómico, impõe-se a sua compreensão ao nível conceptual – almejando-se descriptar 10 em 1 - o enigmático caso das não só estes complexos borboletas Skipper mas também os mecanismos evolutivos Exibindo fenótipos virtualmente indistinguíveis, as 10 que lhe subjazem. espécies crípticas deste complexo, do género neotropical

Lohamp

Trigo

Celt

Loncho

Astraptes, só foram reconhecidas em 2004. Herbert e colaboradores recorreram ao DNA Barcoding, acoplado à taxonomia tradicional e a mais de 25 anos de observação, para sustentar que na Astraptes fulgerator se escondiam na verdade 10 outras espécies. Curiosamente, a Astraptes fulgerator intrigou a ciência desde a sua primeira caracterização, em 1775 - pela ampla dispersão ecológica e geográfica, mas sobretudo pela improvável variedade alimentar e morfológica das suas larvas. Foi, servindo-se do curto "gap" genético típico de indivíduos da mesma espécie que Herbert et al., que conseguiram acelerar a decriptação deste complexo. A divergência nos padrões/cores das larvas e das asas nos adultos (apesar de subtis), bem como o tipo de planta ingerida pelas larvas - causa mais plausível da especiação -, co-variam com os 650 pares de bases do gene mitocondrial analisado (da proteína COI, citocromo oxidase I). [17] Mesmo nos primórdios da sua existência, o DNA barcoding possibilitou a resolução de um mistério com mais de dois séculos de existência, e de inúmeros outros desde aí. A convergência morfológica, a divergência recente e a conservação filogenética do nicho foram propostas como motores da especiação crítica, uma questão que promete redirecionar a investigação sobre a biodiversidade animal e até conduzir à reforma do paradigma atual. [18]

Yesenn

Bryttner

Sennov

Fabov

Incup

Astraptes fulgerator por Joseph Rossano, exposição no DNA Learning Centre. Lagartas em Herbert et al., 2004. Hihamp

Macroinvertebrados Bentónicos Os macroinvertebrados bentónicos são animais que vivem em habitats aquáticos como rios e lagos, dependendo do substrato do fundo para a sua sobrevivência, como sedimentos, algas, pedras, cascalho, etc. Existe uma grande variedade e encontram-se espalhados por todo o globo em habitats que permitam a sua sobrevivência. Os macroinvertebrados são sobretudo conhecidos por serem excelentes bioindicadores

O que são Bioindicadores?

IBMWP (Iberian Biomonitoring Working Party)

Tabela. 1 – Tabela do IBMWP: Atribuí pontuações a cada família de Macroinvertebrados Bentónicos tendo em conta a sua sensibilidade a alterações

São seres vivos bastante sensíveis às alterações das condições do meio onde vivem [22]. Constituindo assim, uma ferramenta de estudo muito útil na avaliação da qualidade das águas nas quais estes estão inseridos. Estes estudos baseiam-se principalmente na variedade de espécies encontradas numa amostra, ou seja, apesar da sensibilidade a alterações ser comum a todos os macroinvertebrados bentónicos, há espécies mais suscetíveis que outras e com limites de tolerância diferentes. Por isso, foi criada uma escala, IBMWP- Iberian Biomonitoring Working Party (Tabela.1), que atribuí uma pontuação entre 1 e 10, tendo em conta a vulnerabilidade de cada espécie, sendo 10 uma espécie menos tolerante e 1 mais tolerante. Quanto maior a pontuação total, traduz para uma melhor qualidade da água e uma maior diversidade de espécies é indicador de um habitat menos poluído. Mas, de modo a que os organismos sejam quantificados, estes têm que ser classificados e identificados. A sua identificação é um processo bastante importante e que necessita de bastante treino e paciência.

Chaves Dicotómicas As chaves dicotómicas são utilizadas por muitos pesquisadores na área da biologia e são úteis na identificação de seres vivos [28].

Filo Mollusca Os moluscos pertencem ao Filo Mollusca do Grupo Lophotrocozoa da Clade dos Protostómios [35]. Desta forma, são animais cujo blastóporo origina a boca, bilatérios, triblásticos, celomados e não segmentados. Todos os animais pertencentes a este Filo têm em comum três estruturas, que

Fig.1 Quiton, Polyplacophora Por: Mafalda Lucas

apresentam características diferentes, dependendo da Classe: O Pé, o Manto e a Massa Visceral.

O Pé é uma estrutura muscular que auxilia o animal na alimentação e na locomoção. Dependendo do

Classe Polyplacophora

animal, esta estrutura pode ter funções diferentes,

Esta classe de Moluscos marinhos é caracterizada, assim como o seu nome indica, (poly → muitas; placo → placas; phora → portador) por ter várias (8) placas calcárias sobrepostas. Estes animais não apresentam olhos nem cílios e alimentam-se, através da rádula, de algas e briozoários nas rochas. Um exemplo destes animais são os quitons (Fig.1), que apresentam um manto musculado e espesso, que lhes permite uma alteração na sua forma, podendo-se encolher se desejarem, ficando numa forma de “bola”[20].

polvos) este órgão corresponde aos braços e

como por exemplo, nos Cephalopoda (ex: lulas e tentáculos e nos Bivalvia (ex: amêijoas) já apresenta uma função de órgão escavador. A Massa Visceral dos moluscos é uma massa interna

na qual se encontram os órgãos do sistema circulatório, respiratório, digestivo, reprodutor e excretor e está coberta pelo manto que é responsável pela segregação da concha.

O manto, por vezes pode apresentar escamas, pelos ou espinhos tanto quitinosos como calcários e serve de proteção. Utilizam o pé para se fixarem a superfícies e este está rodeado pela cavidade paleal que contém diversos órgãos essenciais, como as brânquias, e dois canais que permitem a entrada de água na cavidade por um e a saída de água por outro. Possuem boca e rádula com dentes que utilizam para raspar o alimento das rochas. O seu sistema nervoso é simples, com bastantes órgãos sensoriais com diversas funções, como sensores de luz e o sistema circulatório é aberto e apresentam um par de rins (metanefrídeos). O sistema digestivo dos quitons é completo. A espécie é dióica e a sua fecundação é externa. Após o macho libertar os ovos, estes desenvolvem-se e eclodem na cavidade do manto da fêmea em algumas espécies. Após eclodirem, os quitons passam por uma fase larvar trocófora (característica do grupo lophotrochozoa). [29]

A concha é típica dos moluscos e apresenta uma constituição calcária e rigidez e pode variar, tal como o pé na sua morfologia ou até ser inexistente. Por exemplo, nos Polyplacophora a concha corresponde a um conjunto de 8 placas sobrepostas, enquanto os Bivalvia apresentam uma concha com duas valvas unidas por um ligamento e articulando-se por meio de uma charneira e nos Cephalopoda esta pode ser externa

(Nautilus),

interna

(Chocos)

até

inexistente. Este filo apresenta uma variedade muito grande de organismos e de habitats que ocupam.

Classe Gastropoda Os animais que pertencem à classe Gastropoda não possuem todos concha, como os nudibrânquios e as lemas, que desenvolveram capacidades de camuflagem de modo a se conseguirem proteger dos seus predadores e estão presentes tanto em ambiente marinho como terrestre. Nas espécies terrestres, o manto é modificado num pulmão, de modo a poderem respirar fora de água e todos os animais Gastropoda apresentam uma massa visceral que se encontra enrolada na concha e por isso apresenta uma torção de 180º da cabeça relativamente ao pé. Nesta classe estão presentes as lapas (Fig.2).

Fig. 2 Lapa, Pattela vulgata Por: Mafalda Lucas

Fig.3 Mexilhão, Mytilus Autor: Patrícia Martins

Classe Cephalopoda Os animais característicos desta classe são os mais desenvolvidos deste Filo. Apresentam uma grande mobilidade e são capazes de realizar movimentos muito rápidos sendo, por isso, grandes predadores. Têm ainda uma cabeça com órgãos sensoriais complexos, olhos com uma boa capacidade de resolução, braços com ventosas ao longo de todo o seu comprimento e tentáculos que saem da sua cabeça (kephale → cabeça; podoss → pé) sem ventosas ou apenas na ponta. Nem todos apresentam concha e os que têm pode ser ou interna ou externa. O seu manto concede uma estrutura de suporte externa e sólida com cromatóforos (células que contém pigmentos e refletem a luz). A reprodução dos Cephalopoda é sexuada, com sexos separados e fertilização interna (o macho coloca os espermatóforos com o hectocótilo na cavidade paleal da fêmea). São a única classe de moluscos que apresenta sistema circulatório fechado.

Classe Bivalvia Nesta classe, os animais são caracterizados por apresentarem uma concha de carbonato de cálcio de duas valvas (bi → duas; valvia→valvas), secretadas por dois mantos lobulares que cobrem todos os órgãos e ligadas pelo ligamento dorsal e dois músculos adutores que permitem a abertura das conchas. Esta classe possui ainda o pé característico dos moluscos que utilizam para escavar o sedimento e dois sifões por onde excretam água e gametas, uma vez que a sua fertilização ocorre externamente na água. No início da sua vida, estes animais têm uma fase larvar planctónica trocófora e alimentam-se ao longo da sua vida de plâncton principalmente, não possuindo rádula. Os mexilhões (Fig.3) são característicos desta classe que, por serem bivalves, apresentam duas conchas semelhantes alongadas e de forma triangular arredondadas e compostas por carbonato de cálcio que servem de proteção contra protetores. Estes moluscos são filtradores (alimentam-se por dois sifões) e, por isso, não apresentam rádula e o seu pé é um órgão que auxilia à escavação. No seu manto encontram-se os órgãos sensoriais, as brânquias que permitem as trocas gasosas, os metanefrídios, que constituem o sistema excretor e o seu sistema circulatório aberto. Apresentam um bisso que consiste num conjunto de filamentos que são segregados do interior e permitem que o animal se mantenha seguro às rochas apesar da atividade violenta das ondas na zona intertidal.

Fig. 4 Dissecação da Pota e Pota Autor: Patrícia Martins

Filo Arthropoda Os artrópodes são um Filo com mais de 40,000 espécies identificadas e com uma imensa variedade morfológica, sendo um dos grupos de animais mais

diversificados no Planeta. [24] Fig. 1 As diferentes fases do ciclo de vida de um crustáceo

Subfilo Crustácea Dentro da clade dos Protostómios, os crustáceos

O que tem de especial? Quais as vantagens?

pertencem a um grupo denominado Ecdysozoa (Fig.1). É característico, os animais deste grupo apresentarem um exoesqueleto que sofre mudanças ao longo do desenvolvimento do organismo. [31] O Subfilo Crustácea adquire o seu nome porque o exoesqueleto destes organismos, está impregnado de carbonato de cálcio, o que garante uma proteção

O facto de os juvenis e adultos de uma determinada espécie de crustáceos possuírem diferentes regimes alimentares, constituí um importante fator na diminuição da competição intraespecífica, ou seja, dentro de uma mesma espécie não existe competição ao nível da alimentação entre os diferentes estágios de desenvolvimento.

superior comparativamente a outros artrópodes.[27]

O Ciclo de Vida dos Crustáceos

Fig. 2 Daphnia magna

Ao longo do seu ciclo de vida, estes animais apresentam formas muito variadas com alimentações diversificadas, no entanto todas elas apresentando mobilidade. Na Fig.1 encontra-se a representação do ciclo de vida de um crustáceo, havendo a fase do ovo, Nauplius (larva), Protozoea, Mysis, Fase pós-larvar e por fim, a Fase adulta. Fig. 3 Cracas

Onde vivem? A grande maioria dos Crustáceos são encontrados em ambientes aquáticos. No entanto, alguns são anfíbios, como a maioria dos caranguejos, e muito poucos são terrestres. Outros exemplos de organismos pertencentes a este subfilo são os: camarões, lagostins, lagostas, copépodes entre outros.

Quais as suas características? Algumas das características especificas deste subfilo são o seu corpo segmentado, divisão do corpo em cefalotórax (cabeça + tórax) e abdómen, presença de exoesqueleto, dois pares de antenas, dois pares de maxilas, um par de mandíbulas e apêndices articulados.

Classe Cirripedia A esta classe pertencem os Percebes e as Cracas (Fig.3), exemplos mais comuns, e podemos encontrá-los em zonas marinhas intertidais rochosas. Possuem um sistema circulatório aberto (sem coração e artérias), existindo apenas um bomba sanguínea, um grande seio localizado entre o esôfago e o músculo adutor. A respiração não é efetuada num órgão especializado mas sim ao nível do manto e dos cirros e a alimentação é através de filtração. Uma característica bastante diferenciadora desta classe de animais é a presença de um exoesqueleto com várias placas calcárias quer internas quer externas, que envolvem toda a massa visceral do animal sendo a sua principal função de proteção. Contudo, as placas externas ajudam também na retenção da água no organismo, possibilitando a sobrevivência, como também proporcionam uma superfície húmida para que continuem a ocorrer trocas gasosas. Por outro lado, as placas internas intervêm mais na alimentação, quando o animal se encontra submerso estas placas abrem e o animal projeta uns filamentos que permitem a filtração.

A Daphnia magna (Fig.2) é um animal muito utilizado nos mais diversos estudos científicos por ser um ótimo organismo modelo. Podemos destacar principalmente os estudos para teste de substâncias. Pode saber mais na página 24 onde pode encontrar um procedimento experimental com estes animais e onde foi estudado as respostas comportamentais destes animais ao aumento da salinidade.

Podem possuir apêndices cefálicos, torácicos e frequentemente abdominais, sendo os torácicos fundamentalmente locomotores. [26]

A grande diversidade de apêndices encontrados nos animais do Subfilo Crustacea juntamente com a musculatura envolvente permite a existência de apêndices especializados nas mais diversas funções: natatória, alimentação, sensorial, predação, entre outras.

Classe Branchiopoda O nome Branchiopoda remete para a expressão ‘brânquias nos pés’, pois os filópodes destes animais auxiliam não só na locomoção como também na função respiratória, para além de intervirem ao nível da alimentação. Os organismos que pertencem a esta classe são geralmente de pequenas dimensões e habitam em meios aquáticos. Alguns exemplos de animais desta classe são Artemia salina e Daphnia magna. Tal como o nome indica, a Artemia salina vive em ambientes marinhos (água salgada). Já a Daphnia magna vive em água doce.[23] As artémias são muito prolíferas : as fêmeas chegam a produzir até 75 ovos por dia. A reprodução é sexuada e facilmente se consegue distinguir o macho e fêmea. As fêmeas são maiores e possuem estruturas na transição entre o tórax e abdómen onde carregam os ovos.

Sabia que?

Em conjunto, os Crustáceos e os Insetos correspondem a 80% das espécies animais conhecidas atualmente no Planeta Terra. 20

Existem vários critérios de classificação para os peixes, de acordo com as caraterísticas morfológicas, tipo de alimentação, hábitos de repouso, migração, etc.

Peixes bentónicos. Os peixes bentónicos são os peixes que vivem dependentes do substrato, consolidado ou não, e podem estar fixos ao substrato ou não. Eles não têm total capacidade de natação. Estes peixes são caracterizados por uma bexiga reduzida, ou mesmo inexistente, e um corpo achatado que permite a sua adaptação ao substrato.[33] [34]

Peixes pelágicos. São os peixes que não vivem dependentes do substrato, vivendo na coluna de água. Normalmente, agrupam-se em cardumes. Por exemplo, a dourada e sardinha. Peixes demersais. Apesar de, à semelhança dos peixes bentónicos, dependerem do substrato, ao contrário destes, os demersais são dotados de uma total capacidade de natação. O linguado e o atum são exemplos de peixes demersais.

55.000 Estimam-se que existam um número de espécies de peixes superior a 55 mil no mundo inteiro! Francis de Laporte de Castelnau, em Expédition dans les parties centrales de l'Amérique du Sud, de Rio de Janeiro à Lima et de Lima au Para sous la direction du Comte Francis de Castelnau, 1856 21

Filo Chordata O Filo Chordata é um filo que é constituído pelos vertebrados, os anfioxos, e os tunicados. Todas as espécies cordadas têm simetria bilateral, notocorda, fendas branqueais, tubo nervoso dorsal, cauda pós anal e sistema digestivo completo. Formam, juntamente com o Filo Hemichordata e com o Echinodermata, a Clade Deuterostomia. Os três principais subfilos são o Urochordata, o Cephalochordata e o Vertebrata.

Subfilo Vertebrata As espécies pertencentes a este subfilo caracterizam-se por terem uma coluna vertebral segmentada, um crânio a envolver o cérebro, um sistema muscular normalmente simétrico, e um sistema nervoso central.

Classe Actinopterygii Cerca de 95% dos peixes desta Classe pertencem à infraclasse Teleostei. São caracterizados por possuírem barbatanas raiadas, com raios dérmicos ligados ao esqueleto ósseo interno. Algumas espécies têm barbatanas heterocerca, parecidas com as dos seus ancestrais, e outras têm barbatanas homocerca, que são compostas por dois lóbulos simétricos e controladas por músculos. Têm pares de barbatanas peitorais e pélvicas, e contêm modificações nas mandíbulas que constituem uma vantagem evolutiva na alimentação. Relativamente às escamas, enquanto que alguns peixes não têm escamas, como a enguia, os outros podem ter escamas cicloides e ctenoides (Fig. 1), que são umas escamas mais finas, flexíveis e leves que as dos ancestrais, ou mesmo ganoides, que são muito semelhantes aos antepassados. Os peixes desta classe têm um

cérebro que, apesar de de pequeno, é bastante te desenvolvido, e uma uma notocorda reduzida. Têm rins opistonéfricos, um m opérculo que cobre a sua sua única brânquia. As cé- lulas lulas sanguíneas não têm têm núcleo, e no geral, têm uma uma bexiga natatória. Muito Muito provavelmente, foram foram as mudanças evo- tivas lutivas nas barbatanas que que levaram também à ém à evolução da flutuabili- dade. dade. Todos os peixes peixes apresentam estratégias de de de reprodução, sendo que muitos são hermafroditas, no entanto, os sexos são bem definidos e separados., e existe uma distinção grande entre a forma larvar e a forma adulta. Em função do modo como mantém o equilíbrio osmótico, os peixes subdividem-se entre reguladores hipoosmóticos, nomeadamente os de água doces, e os peixes de água salgada, que constituem reguladores hiperosmóticos [36][30][32].

Fig. 1 Escamas ctenoides. Observação à lupa de uma preparação histológica. Autor: Patrícia Martins

Por Lisa Ann Yount

Chelidonichthys cuculus Sendo uma espécie bentónica, o ruivo (Fig.2) alimenta-se preferencialmente de invertebrados que vivem no substrato, e de outros pequenos peixes. São peixes que têm olhos grandes, e grandes cabeças protegidas por placas ósseas bastante evidentes e espinhos fortes. Têm órgãos sensoriais contidos nos três raios inferiores das barbatanas peitorais, e um corpo robusto com grandes escamas. A sua barbatana dorsal está dividida, tendo 9 espinhos e 16/17 raios moles, enquanto que a barbatana anal não tem espinhos. Fig. 2 Chelidonichthys cuculus Autor: Patrícia Martins

Trachurus trachurus O carapau (Fig.3) é um peixe de corpo fusiforme, e apresenta uma mancha preta na parte superior do opérculo. É uma espécie demersal costeira, que vive em cardumes. O olho tem uma pálpebra adiposa bem desenvolvida, e tem duas barbatanas dorsais, com a segunda muito mais alta que a primeira, e a barbatana anal tem dimensões parecidas com a segunda barbatana dorsal. Também tem uma barbatana pélvica com tamanho médio, com apenas um espinho e 5 raios moles, localizada por baixo da base da barbatana peitoral.

Fig. 3 Trachurus trachurus Fonte:https://www.ipma.pt/pt/pescas/recursos/carapau/index.jsp

Solea solea Encontrado em águas doces ou temperadas, o linguado comum (Fig.4) é um peixe que pertence à família Soleidae, e é uma espécie demersal. Tem um corpo com forma achatada, e escamas ctenoides. Tem dentes aguçados presentes em apenas um dos maxilares e a sua alimentação é à base de crustáceos, invertebrados e de outros pequenos peixes

Fig. 4 Solea solea Fonte: https://www.pesca-pt.com/peixes-mar/linguado

Sparus aurata Também conhecida como dourada (Fig.5), este peixe tem dentes bastante fortes, e lábios grossos. Sendo uma espécie bentónica, vive perto do fundo e alimenta-se de invertebrados e de pequenos peixes. É umas das espécies hermafroditas.

Sabia que? O linguado pode mudar a sua cor consoante o substrato em que se encontra?

Fig. 5 Sparus aurata Autor: Leonor Bezerra

Biologia O que ter em conta quando se desenha

uma experiência?

As dáfnias são animais de água doce e, como tal, apresentam características próprias que lhes permitem sobreviver neste tipo de ambientes. Deste modo, sendo animais que normalmente vivem em habitats com pouca concentração em sais, apresentam níveis ótimos de salinidade entre 1.5 ppt e 3.9ppt, o que indica que a concentrações acima ou abaixo desse intervalo de tolerância, os animais podem ter uma menor capacidade de sobrevivência ou até levar à sua morte. Para entender melhor os efeitos da salinidade nas dáfnias, realizámos experiências no âmbito da osmorregulação, analisando vários parâmetros a diferentes concentrações de sais, tentando manter constantes a temperatura e o pH (Temperatura ótima= 18-22ºC, pH ótimo= 6.5-9.5). Utilizámos então um total de 8 gobelés com 4 concentrações de sal diferentes, dois a dois, e medimos os valores de temperatura e pH para cada um deles, como indicado na figura 1. Em cada copo inserimos 9 dáfnias e fizemos a contagem do tempo a partir dos 10 minutos da sua inserção nos copos (tempo de adaptação). Em cada copo inserimos 9 dáfnias e fizemos a conta-

Fig. 1 Desenho experimental da experiência de osmorregulação.

gem do tempo a partir dos 10 minutos da sua inserção nos copos (tempo de adaptação). Foram retiradas as dáfnias aos 10, 20 e 35 minutos após o início da contagem do tempo e analisadas à lupa, tendo em conta três características observáveis: batimento cardíaco e movimento (qualitativas) e a morte individual de cada organismo (quantitativas). A disposição no gobelé surge adicionalmente, pela observação dos resultados.[21]

Ciência também exige criatividade! ✓ A dimensão da amostra – duplicar e triplicar ensaios é essencial para obter amostras representativas ✓ A economia de recursos – geri-los de modo a testar todas as variáveis na mesma montagem experimental ✓ Que parâmetros (endpoints) são pertinentes para responder à questão inicial?

O que concluímos? ✓ Apesar de ser uma espécie de água doce, a Daphnia magna parece verificar condições ótimas de salinidade a 25% de água salgada, observação adicionalmente sustentada pela atividade dos indivíduos no gobelé; ✓ Localizadas sobretudo no fundo, as dáfnias exibiam um comportamento apático no gobelé de controlo (C), semelhante ao verificado nos gobelés com 75% e apenas água salgada; ✓ Curiosamente, o aumento da concentração de sal no meio foi acompanhada de alteração comportamental – os indivíduos tenderam a dispor-se mais à superfície com o incremento na % de água salgada

Uma questão passível de investigação futura – exemplo de como em Ciência, a cada resposta, novas questões se levantam.

Entrevista a Maria Filomena Lopes Adega

Sobre a Investigadora Maria Filomena Lopes Adega é licenciada em Engenharia Zootécnica e doutorada em Genética pela Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, onde exerce como Professora Auxiliar. É Investigadora, Membro Integrado do Centro de Investigação Biosystems and Integrative Sciences Institute- BioISI, com polo na UTAD desde 2015 integrando atualmente

a Direção do Centro de Testagem COVID-19 da UTAD. Pertence ou pertenceu à equipa de investigação de vários projetos nacionais e internacionais nas áreas da Evolução de genomas, Biodiversidade, Oncobiologia, Diagnóstico genético e citogenético molecular animal, Desenvolvimento de biomarcadores moleculares em cancro, Desenvolvimento e análise de modelos celulares para o estudo de várias doenças. Colabora com inúmeros grupos de investigação nacionais e internacionais em diversas áreas e tem indicadores demonstrados desde 1999, tendo já publicado 46 artigos científicos em jornais com arbitragem científica e indexados à Fonte Scopus, 2 capítulos de livros e inúmeros resumos em jornais científicos Scopus, sendo revisora de uma vasta gama de jornais científicos das suas áreas de expertise. Esteve ou está envolvida na orientação de estudantes de licenciatura (35), de Mestrado (15) e de

Doutoramento (9) (com financiamento FCT), o que é demonstrativo das suas competências na gestão e supervisão de equipas.

. Foto: Arek Socha/Pixabay

A evolução debaixo do microscópio

No seu início de carreira, o que é que ambicionava? Que expectativas para o futuro tinha ao entrar no mundo do trabalho?

O que é que a motivou a enveredar pela ciência?

Desde pequenina, eu queria ser veterinária. Sempre tive muita curiosidade sobre como é que as coisas funcionam. Sempre que podia acompanhava o veterinário da minha terra - quando ele ia fazer vacinações, ajudar num parto ou algo que ela achasse que eu podia achar engraçado. Entretanto tentei entrar em medicina veterinária e, acho que felizmente, não consegui. Fui assim cair um bocadinho de paraquedas na Engenharia Zootécnica. Acabei por ao longo do curso ir descobrindo efetivamente o que é que eu gostaria de fazer. A dada altura, comecei a interessar-me por algumas disciplinas em particular, curiosamente aquelas mais básicas das ciências biológicas. Depois surgiu uma vaga para estagiar num laboratório de imunologia e eu, apesar de não saber nada sobre imunologia, achei muito curioso porque gostava de saber um bocadinho mais sobre os mecanismos, toda essa parte que nos controla por dentro. Gostei imenso e percebi que era por ali - que, se calhar, gostava mesmo de ser investigadora: tentar desbravar alguns caminhos. Como fui para as ciências genéticas foi mais ou menos uma casualidade - abriu uma vaga para monitores, para dar aulas práticas de genética e eu fui a uma entrevista. Tive um bocadinho de sorte, acho que também gostavam de mim! E comecei assim o meu percurso. Foi-me entusiasmando cada vez mais e hoje em dia não me vejo a fazer outra coisa.

Eu comecei a dar aulas de genética e era genética geral. É uma abordagem mais simples, muito baseada em como funciona a hereditariedade. Depois tinha uma parte em que falávamos de cromossomas. Dentro da genética que eu fui ouvindo falar, gostava muito de cromossomas, isso eu tinha a certeza absoluta - que a citogenética era a minha parte preferida. Entretanto, comecei a perceber que o estudo da citogenética me permitia estudar evolução. [Os cromossomas] são o genoma de cada espécie organizado de uma determinada forma. Tentar estudá-los no maior número de espécies possível e tentar chegar aos mecanismos - aquilo que leva a que as espécies evoluam -, acho que era esse o meu objetivo. Em termos científicos, a nossa ambição é sempre tentar chegar um bocadinho mais longe e perceber um bocadinho mais. Ao longo da minha evolução como investigadora, percebi que os caminhos eram bastante complexos e hoje em dia estou a estudar um bocadinho daquilo que o caminho me foi mostrando. Ambição? É difícil dizer-vos qual é a ambição. Há ambições muito práticas todos nós gostamos de ser reconhecidos. Não nós investigadores, mas o nosso trabalho. Quando digo nós, é sempre “nós” porque um investigador nunca está sozinho. É sempre um conjunto de pessoas que colaboram. É uma rede e é uma partilha muito grande e tem de haver cada vez mais. Muitas vezes acontece alguma recompensa no que diz respeito a isso quando vemos que os nossos conhecimentos podem ser aplicados por outras pessoas para chegarem ainda mais longe do que nós fomos.

No meu trabalho, a aplicação de alguns desses trabalhos em questões particulares, como é o caso da investigação de doenças. Essa parte também é muito gratificante.

[…] “Fizemos uma coisa extraordinária, exatamente porque a comunidade científica se uniu num só esforço […]. Só assim é que se consegue ir mais longe e mais depressa”.

Sendo que iniciou o seu percurso na área da zootecnia, como é que esses seus conhecimentos a auxiliam na sua área de trabalho atual?

Ao longo da licenciatura, tive inúmeras disciplinas. De facto, Engenharia Zootécnica é um curso muito amplo porque temos de colocar todos os animais domésticos de que se possam lembrar. Isso fezme ter uma visão muito abrangente da diversidade entre espécies e ao mesmo tempo daquilo que nos une. Há muitas questões biológicas idênticas, se não mesmo iguais, mas depois há a diferença. Foi esse [despertar da] curiosidade que foi moldando o meu discernimento foime conduzido até à área da investigação. Houve outra coisa que não tem tanto a ver com ciência. Eu vim de Portalegre estudar para Vila Real, que na altura ficava muitíssimo longe. Isso obrigou-me a adaptar-me e a desenvolver uma rede de amigos e suporte emocional grande. […] Aprender a estar em grupo, a trabalhar em equipa e a viver em comunidade, o que foi fundamental para conseguir integrar-me e formar a minha própria equipa, para saber falar e lidar com as pessoas e trabalharmos todos juntos.

Nós investigadores, a nível mundial, fizemos uma coisa extraordinária. Foi desenvolvida uma vacina em tempo "mega" recorde, exatamente porque a comunidade científica se uniu num só esforço e conseguimos aprender uns com os outros e partilhar conhecimento. Só assim é que se consegue ir mais longe e mais depressa.

Se pensarmos que é nos cromossomas que estão os genes podemos concluir que a citogenética/genómica está associada à análise de doenças que tenham um fundo genético, por exemplo; patologias que, embora não tenham uma alteração genética por trás, podem ser provocadas por alteração na expressão dos genes (produção de mais ou menos proteína).

O que é a citogenómica e em que áreas de estudo é que esta se pode interligar com biologia animal?

A citogenómica é a análise dos genomas através do estudo dos cromossomas. A citogenómica é um termo mais abrangente para citogenética e envolve todos os processos que estão ligados aos cromossomas, que na realidade se foca na parte da análise de cromossomas, da sua organização e de como é que isso influencia a regulação do genoma, o seu estado, a expressão dos genes que depois conduzem à produção ou não de determinadas proteínas pela célula. Isso pode conduzir à ocorrência ou não de um determinado mecanismo, via celular, e que faz de cada célula uma célula diferente, inclusivamente no mesmo organismo. Em que é que a citogenómica se aplica? Desde a parte da evolução sendo que sabemos que as espécies evoluem por alterações ao nível do genoma que podem ser alterações num só gene, num grupo de genes no mesmo cromossomas, de um cromossoma inteiro, que conduzem a diferenças num determinado indivíduo. Se essas diferenças forem vantajosas, essas diferenças vão-se fixar e vão ser passadas/ transmitidas a outros indivíduos nessa população e a dada altura vai-se criar uma barreira reprodutiva em que as espécies já não se conseguem cruzar entre si e dão origem a uma nova espécie. Esta é a parte mais fundamental.

E muitas vezes essa ordem é que é aquilo que faz sentido, quando queremos ler o livro completamente - e o livro é exatamente o genoma. Por isso eu acho que a citogenética é transversal a muitas áreas diferentes da Biologia. Tendo em conta todos os modelos animais

com

que

já

teve

oportunidade de trabalhar, quais

Além da doença, quando falamos em biologia animal, falamos de um termo muitíssimo lato. O que nós sabemos é que os genes controlam muito daquilo que é o comportamento animal, a fisiologia animal… Mesmo dentro de uma mesma espécie, cada indivíduo é diferente. Muitas vezes atribuímos o fenótipo ao aspeto físico (cor dos olhos, estilo do cabelo, forma do corpo, cor da pele) mas o nosso fenótipo também é molecular. Pode traduzir-se em diferenças ao nível do nosso comportamento, do estado de espirito, dos nossos gostos… muitas vezes não entendemos porque é que nós gostamos de morangos, brócolos ou couves-de-Bruxelas e há pessoas que detestam. Porquê? Se somos muito nervosos ou mais calmos, se sentimos empatia ou desdém completo pelo próximo… Apesar do ambiente ser muito importante, sabemos hoje que a genética é imperativa nestas questões. A forma como os nossos cromossomas estão organizados pode dar-nos informações sobre estas questões. Mesmo ao nível de sequenciação de genomas. Imaginem um livro com milhões de páginas. O que obtemos no final da sequenciação são frases apenas. De forma simplificada, precisamos da citogenética para saber exatamente qual é a ordem de todas as frases lidas pela máquina.

que

prefere

características

trabalhar?

fazem

com

Que que

goste de trabalhar uma espécie?

Eu só trabalhei com animais diretamente quando estagiei, […] com murganhos, ou ratinhos. Trabalhei com imensos, mas não tenho forma de comparação com outros animais. Tenho, sim, com modelos celulares animais, porque é aquilo com que eu trabalho. Nós iniciamos ou com células já prontas para serem manipuladas in vitro ou com biópsias de determinado animal. Essa biópsia - pedacinho de tecido - é segmentada de forma a individualizar as células e depois vamos mantendo as células em cultura. Depois são analisadas até chegarmos àquilo que pretendemos estudar no meu caso, cromossomas. Se me perguntarem dentro de todas essas células, com quais é que gosto mais de trabalhar, é uma pergunta muito difícil. Como eu gosto muito de estudar Evolução, gosto de estudar células de espécies diferentes, cujos cromossomas ainda não foram analisados, porque são para mim um desafio.

Fig. 1 Mus muluscus, murganho ou ratinho, um dos organismos modelo mais utilizados

Gosto muito de tentar perceber como é que aquelas células se vão dividir e a que horas é que se vão dividir… Quando estudamos citogenética, precisamos de observar células especificamente em metáfase/ prometáfase. É quando nós precisamos de bloqueá-las para depois estudarmos os cromossomas - é quando os cromossomas melhor se vêm. O que é engraçado é que diferentes espécies animais têm células, que se comportam também de forma diferente. Por exemplo, já trabalhei com células de hipopótamo e as células estavam em metáfase mais ou menos entre as 6h e as 7h da manhã, o que é um desafio enorme - implica estar no laboratório àquela hora e perceber que é àquela hora que as células se vão dividir e estar naquela fase. Outras vezes temos células que demoram mais de um dia a dividir-se, outras vezes temos células que se dividem duas vezes por dia. Muitas vezes temos de descobrir como é que elas funcionam - quantas vezes por dia se dividem, se se dividem todos os dias, que requisitos é que precisam em cultura, etc. Temos algumas espécies cujas células se estabelecem muito bem em cultura e começam-se logo a dividir. Outras células, de outras espécies, demoram mais tempo a estabelecer-se em cultura. Noutras células conseguimos "apanhar cromossomas" - obter células em metáfase e cromossomas para analisar - muito facilmente, noutras espécies nem tanto. Mas, neste momento, estou a gostar muito de trabalhar com os morcegos ou com as suas células. Poderá

genómica

ferramenta útil

ser

Existem espécies muito parecidas e que têm cariótipos muito diferentes e depois há espécies muito diferentes com cariótipos muito semelhantes/genomas muito parecidos. Ao conhecer isso, pode ser útil para entendermos se determinada espécie pode ou não ter uma vantagem em relação a outra. Às vezes, uma diminuição na fertilidade pode estar associada a uma redução cromossómica e isso vai conduzir, claramente, a um menor número de descendentes, o que pode ser perigoso podendo mesmo levar à sua extinção. Na tentativa de repovoamento de uma Serra com veados, foram importados de Espanha, de nome comum Gamos, veados em tudo semelhante aos existentes naquela Serra. Ao final de um tempo verificou-se que não havia crias e ocorriam abortos espontâneos.

uma

elaboração de

medidas preventivas da extinção de espécies?

Sim, creio que sim! O conhecimento dos genomas por si só é muito importante ao nível de análise da biodiversidade das espécies. Portanto, conhecer o genoma já nos dá algumas pistas sobre determinada espécie.

Fig. 2 Gamo, Dama dama Fonte: http://ismaeljsnature.blogspot.com/2012/ 12/gamo-o-gamo-dama-dama-e-ummamifero.html

Então, foi-se analisar os cariótipos dos Gamos e chegaram à conclusão que se tratavam de espécies, com cariótipos diferentes, os Gamos importados e os da Serra. Logo, os gametas não eram compatíveis e não conseguiam produzir um zigoto saudável. O que nós podemos fazer? Às vezes basta analisar o cariótipo e procurar se existe alguma dessas anomalias que afetam a produção de gametas ou a gestação com sucesso. Identificando na população quais os indivíduos saudáveis e com potencialidade para obter descendência podemos promover o cruzamento entre eles e não deixar isso ao acaso.

Nestas situações, é aconselhado analisar o cariótipo dos indivíduos ter a certeza de que não existem alterações e que se trata da mesma espécie e só depois avançar para a fase seguinte de cruzamento em cativeiro e posterior repovoamento de uma área. No que diz respeito à Engenharia Genética, hoje em dia, pensa-se podermos utilizar estas novas tecnologias, com a edição de genomas e a sua manipulação para impedirmos a extinção de uma determinada espécie. Eu sou a favor que isso aconteça, principalmente se o risco de extinção da espécie for da responsabilidade do Homem. Nesse caso, devemos tentar reverter os nossos erros. No entanto, é sabido, que a manipulação genética é perigosa, porque quando alteramos um gene que pensa-se influenciar determinada característica ou regular determinado processo, na verdade esse gene pode estar envolvido em mais do que um processo, podendo assim condicionar a viabilidade daquela espécie.

Contudo, há muitas espécies que se vão extinguir para dar lugar a outras, isso é assim, é o curso natural da vida. Na minha opinião, a extinção de determinada espécie no passado teve um objetivo, fez com que a evolução tomasse um determinado caminho que conduziu a novas oportunidades para outras espécies. Podemos

através

genómica

fazer previsões da extinção de espécies?

É muito difícil fazer previsões a longo termo sobre o percurso evolutivo de cada espécie. Sem dúvida que era muito interessante, no entanto, não conseguimos ter certezas. O que se faz é olhar para outras espécies, tentar perceber quais as suas características, olhar para o seu genoma e tentar associar os diferentes genes às diferentes características da espécie e quiçá ,um dia, consigamos manipular o genoma humano no sentido de adquirir características vantajosas. Mas como tinha referido isso acarreta elevados riscos. Quem estuda evolução tem de ter muita paciência e capacidade de imaginação para conseguir formular teorias do que terá acontecido no passado à luz do que se observa no presente e talvez extrapolar para o futuro.

Quais os desafios que enfrenta na sua área atualmente?

Vou ser muito sincera, muito terra a terra, os desafios que enfrentam os investigadores são o défice de financiamento. É triste dizer isto! Não são os avanços tecnológicos, hoje em dia já conseguimos fazer imensa coisa e na minha área em particular, na genética, todos dias há coisas novas a acontecerem, novas ferramentas, novas tecnologias para estudarmos cada vez melhor e mais, só que tudo isso é caro. Exige um financiamento que muitas vezes escasseia e o que nós investigadores fazemos é gerir os projetos consoante o financiamento que obtemos, tendo sempre ao máximo esticar para outros projetos para conseguirmos estudar mais coisas. Há áreas com mais financiamento que outras, o que a meu ver é percetível, por exemplo os estudos relacionados ao cancro tem muito mais financiamento do que os estudos de doenças raras, uma vez que, afeta mais pessoas. Depois há o caso da indústria farmacêutica onde há uma grande aposta, pois é onde conseguem ter mais rendimento. Atualmente estou muito empenhada nos Morcegos e no estudo de sequências repetitivas muito interessantes, que se conseguem movimentar no genoma chamados elementos transponíveis e penso estarem envolvidos na evolução dos cromossomas e também em algumas doenças em particular. Estes tipos de estudo, podem não ser tão atrativos para quem financia. Muitas vezes perguntam-me: Qual a aplicação? Vai curar o cancro? Para curar o cancro precisamos conhecer os mecanismos que estão por trás e o mesmo se aplica para todas as patologias.

Que conselhos tem para quem quer envergar pela investigação?

O caminho da investigação não é nada fácil. Fiz uma parte do meu percurso como investigadora auxiliar, tinha contratos, alguns, anuais renováveis (se tudo corresse bem) ía dando umas aulas em simultâneo e só neste momento é que consegui estabilidade, isto em 2019, quando abriu um concurso de professores, na minha área, na universidade onde dava aulas. Se olharmos para trás…eu comecei a dar aulas em 1997, é um pouco assustador de pensar!

Uma carreira em investigação não é nada fácil, mas quando se tem motivação e se é bom naquilo que se faz e quando isso é reconhecido pelos outros, eles estão dispostos a dar-nos oportunidades. Se forem empenhadas, dedicadas, organizadas e se não se importarem de continuar a estudar a vida inteira e acreditar sempre que não sabem nada do que sabiam no dia anterior, então são muito bem vindas à investigação!

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Infelizmente, o financiamento é escasso, mas desde que exista empenho, espírito de equipa, colaboração com outros países tudo é possível e criatividade não falta.

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