Técnica deverá permitir explorar a biodiversidade de peixes da Amazônia sem capturar animais

Cientistas identificaram as ordens de peixes presentes na bacia do rio Javari pelo sequenciamento das moléculas de DNA presentes em amostras de água. Para tornar o método mais sensível e capaz de diferenciar espécies, porém, ainda é preciso criar bibliotecas de material genético que poderão servir de referência

André Julião | Agência FAPESP – Uma expedição científica pela bacia do rio Javari, na fronteira entre Brasil, Colômbia e Peru, mostrou ser viável usar o chamado sequenciamento de DNA ambiental para investigar a diversidade de peixes da Amazônia. O método consiste em extrair as moléculas de DNA presentes em amostras de água para depois avaliar, por meio de marcadores genéticos, a quais espécies pertencem.

Publicado na revista Scientific Reports, o estudo também abordou as limitações atuais da técnica para o estudo de ambientes altamente diversos, como o amazônico.

“Precisamos continuar capturando e identificando os animais pelos métodos tradicionais para criar bibliotecas de material genético. Elas servirão de referência para comparar com o que for encontrado nas amostras de água. Com os avanços da técnica, é possível que em alguns anos possamos saber todos os peixes presentes num lugar sem capturá-los”, diz Carlos David de Santana, pesquisador associado do Museu Nacional de História Natural da Smithsonian Institution, nos Estados Unidos, e primeiro autor do estudo.

O trabalho integra o projeto “Diversidade e evolução de Gymnotiformes”, apoiado pela FAPESP e coordenado por Naércio Menezes, professor do Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (MZ-USP). “A extração do DNA de amostras de água cria uma expectativa extremamente favorável à preservação do meio ambiente, pois os meios usuais de coleta de amostras de animais que vivem no ambiente aquático incluem uso de redes e outros apetrechos de pesca, que acabam causando impactos”, explica Menezes, coautor do artigo.

Durante 18 dias, o grupo de pesquisadores percorreu toda a bacia do rio Javari. Em três dos 46 pontos onde ocorreram as coletas de peixes foram colhidas amostras de água. No total, a coleta resultou no surpreendente número de 443 espécies capturadas, sendo mais de 60 delas novas para a ciência.

Nos pontos em que o DNA ambiental foi coletado, 201 espécies foram capturadas pelos métodos tradicionais. A análise do DNA ambiental, porém, só deu conta de identificar com precisão (em nível de espécie) 58 (26%) das amostras.

“Uma das explicações para isso é a falta de material genético de referência em bancos de dados que possa servir de comparação. Nessa localidade em particular, porém, havia ainda o fato de muitas espécies serem completamente novas, desconhecidas mesmo pelos métodos tradicionais de identificação”, explica Gislene Torrente-Vilara, professora do Instituto do Mar da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), em Santos, outra coautora do estudo.

A pesquisadora liderou a expedição como parte do projeto Amazon Fish, apoiado pela FAPESP, que resultou numa nova compreensão da distribuição das espécies de peixes da Amazônia (leia mais em: agencia.fapesp.br/31621).

DNA em 100 mililitros de água

Para sequenciar o DNA ambiental, os pesquisadores primeiro coletaram amostras de 100 mililitros de água em cada um dos três pontos predeterminados. A água passou por um filtro através de uma seringa e, então, foi misturada a uma solução que impede que o DNA se degrade.

Atualmente, para identificar espécies de peixe presentes no DNA ambiental, o marcador genético mais utilizado no mundo é um fragmento do DNA mitocondrial conhecido como 12S. Para encontrar essa pequena parte do código genético na água, os pesquisadores utilizaram kits de extração de DNA tanto para sangue quanto para tecidos. Excrementos ou qualquer parte do animal que estiverem na água podem ser “capturados” pela técnica.

O 12S, no entanto, é um trecho do código genético com uma evolução lenta. Por isso, possivelmente, não dará conta de identificar todos os peixes no nível de espécie, uma vez que na Amazônia muitas divergiram em mais de uma poucos milhões de anos atrás, o que é considerado recente em termos evolutivos.

Também por esse motivo, o DNA ambiental foi capaz de fazer um retrato preciso apenas das ordens de peixes presentes nas amostras. Além disso, foi possível diferenciar as comunidades presentes em rios daquelas que habitam os igarapés, riachos que adentram a mata.

Com a maior diversidade desses animais de água doce no mundo, a Amazônia contabiliza 18 ordens, subdivididas em 60 famílias. São mais de 500 gêneros e um número superior a 2.700 espécies.

“Mesmo com uma biblioteca adequada será muito difícil conseguir identificar tudo ao nível de espécie com apenas esse marcador. Dois poraquês que divergiram recentemente, por exemplo, Electrophorus voltai e E. electricus, poderão aparecer como uma única espécie”, conta Santana (leia mais sobre as espécies de poraquê em: agencia.fapesp.br/31422).

Nos próximos anos, contudo, espera-se que a técnica tenha avançado a ponto de ser possível sequenciar mais de um trecho de DNA simultaneamente e então definir com precisão as espécies. Até lá, é preciso criar as bibliotecas genéticas de referência. Santana acrescenta que pretende catalogar material genético de pelo menos todas as famílias de peixes amazônicos e da maior parte dos gêneros.

Nesse contexto, os autores ressaltam que os museus de história natural são as instituições ideais para criar as bibliotecas genéticas de referência e armazenar amostras do ambiente. À medida que as tecnologias avançarem, o material depositado poderá ser sequenciado com precisão cada vez maior.

“Os museus buscam preservar amostras da biodiversidade por longuíssimos horizontes temporais, disponibilizando-as para serem estudadas por gerações futuras. Para manter material genético viável por tão longo tempo, porém, essas instituições precisam implantar ou expandir significativamente suas crioinstalações, com readequações de seus espaços físicos e aquisição maciça de equipamentos como ultra freezers e tanques de nitrogênio líquido”, conclui Aléssio Datovo, coautor do estudo e curador de peixes do MZ-USP. A instituição foi a primeira no Brasil a depositar amostras de DNA ambiental.

A técnica tem ainda potencial para realização de monitoramento ambiental e mesmo para engajar escolas e comunidades ribeirinhas na conservação do meio ambiente, por meio de programas de ciência cidadã (leia mais em: agencia.fapesp.br/36745).

O artigo The critical role of natural history museums in advancing eDNA for biodiversity studies: a case study with Amazonian fishes pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-021-97128-3.