Estudando populações de papagaios-do-mar em três ilhas norueguesas, os cientistas descobriram a primeira evidência que liga uma hibridização em grande escala às tendências de aquecimento do século XX. No entanto, um sério declínio na diversidade genética das aves não é um bom presságio para o seu futuro.
O rápido aumento das taxas de aquecimento no Árctico está a provocar rápidas mudanças no alcance das plantas e dos animais em toda a árvore da vida da região. Os investigadores dizem que essas mudanças podem levar espécies que normalmente não se encontrariam a cruzarem-se, criando novas populações híbridas.
Agora, os cientistas apresentaram a primeira evidência de hibridização em grande escala que parece ter sido impulsionada pelas alterações climáticas. Num artigo publicado este mês na revista Science Advances, os investigadores relatam que uma população híbrida de papagaios-do-mar do Atlântico na remota ilha norueguesa de Bjornoya parece ter surgido num período que coincide com o início de um ritmo mais rápido de aquecimento global.
Os papagaios-do-mar híbridos provavelmente surgiram da reprodução entre duas subespécies nos últimos cerca de 100 anos, coincidindo com o início do padrão de aquecimento do século XX, conclui o estudo. Surpreendentemente, a hibridização ocorreu depois de uma subespécie ter migrado para sul, e não para os pólos, em direcção a temperaturas mais frias, como seria de esperar, uma descoberta que realça a complexidade das mudanças em curso no ecossistema do Árctico.
Análises adicionais também mostram uma perda significativa de diversidade genética nas populações estudadas, um desenvolvimento alarmante para a futura saúde dos papagaios-do-mar do Ártico, escrevem os investigadores.
“Tanto o momento da hibridização como a erosão genómica realmente fornecem esta evidência convincente de que os últimos anos tiveram um impacto tremendo nas comunidades do Árctico”, disse Oliver Kersten, autor principal do artigo e investigador de pós-doutoramento em genómica e ecologia marinha. na Universidade de Oslo. As descobertas também sublinham a importância de analisar dados de ADN modernos e históricos, acrescentou.
Os papagaios-do-mar do Atlântico, carinhosamente apelidados de “palhaços do mar”, são aves marinhas distintas, conhecidas por suas penas pretas e brancas e um bico multicolorido vibrante. Eles vivem e se reproduzem nos oceanos Atlântico Norte e Ártico. Globalmente, a ave é considerada “vulnerável” à extinção, mas na Europa está listada como totalmente ameaçada desde 2015.
O estado das populações de papagaios-do-mar em todo o mundo é complexo. Algumas das colônias de pássaros se dão relativamente bem; outros estão despencando porque praticamente nenhum pintinho ou puffling sobrevive até a idade adulta. Rost, uma das três ilhas norueguesas cujas populações foram examinadas para o estudo, costumava ser a maior colónia de reprodução do mundo, com 2,8 milhões de papagaios-do-mar adultos. Perdeu 80% dos seus pares reprodutores nas últimas quatro décadas, relatam os cientistas.
“Vinte anos atrás, quando você estava em Rost e olhava para o céu, tudo estava coberto de papagaios-do-mar”, disse Kersten. “Deve ter sido um local realmente extremamente fascinante.”
Hoje, a população local de papagaios-do-mar é estimada em apenas 208.500. “Você pode ver claramente a diferença”, disse o pesquisador.
Dentro das espécies de papagaio-do-mar do Atlântico existem três subespécies oficialmente definidas que parecem praticamente iguais, mas variam um pouco em tamanho e também em composição genética. Acredita-se que as diferenças genéticas tenham surgido depois que as espécies foram separadas como resultado de fatores ambientais – provavelmente ciclos glaciais nos últimos milênios.
Kersten também foi o autor principal de um artigo de 2021 que foi o primeiro a examinar um conjunto abrangente de genomas de papagaios-do-mar. Ao analisar os dados de diferentes populações, os pesquisadores notaram a população híbrida em Bjornoya.
O estudo publicado este mês concentrou-se em três colônias de nidificação de papagaios-do-mar. A subespécie de maior tamanho físico nidifica na ilha de Spitsbergen e a subespécie de tamanho intermediário em Rost. Bjornoya, com a sua população híbrida, fica entre Rost e Spitsbergen. Examinando as sequências de DNA dos papagaios-do-mar na população híbrida, os pesquisadores sabiam quais partes vinham de quais das outras duas subespécies.
O comprimento das sequências de ADN nos genomas híbridos foi relativamente longo, indicando que a hibridização ocorreu relativamente recentemente. (Com cada geração nascida após um cruzamento inicial, as sequências tornam-se mais curtas.) Como resultado, os investigadores estimaram que a hibridação ocorreu entre 82 e 295 anos atrás.
Ao considerar a história evolutiva de uma espécie, chegar a um intervalo de datas tão específico é considerado notável. Mas os investigadores queriam estreitar ainda mais a janela para quando ocorreu a hibridização inicial, por isso recorreram a espécimes de museu para obter mais informações sobre o ADN.
Kersten vasculhou bancos de dados em busca de espécimes em museus da Europa e da América do Norte em busca de papagaios-do-mar preservados de colônias específicas coletadas em momentos específicos. Ele e seus colegas encontraram as amostras que procuravam no Museu de História Natural de Estocolmo e no Museu Americano de História Natural de Nova York.
Para obter as amostras de papagaios-do-mar desses museus, Kersten disse: “Enviei-lhes um e-mail e cruzei os dedos para que eles estivessem tão entusiasmados com isso quanto eu, e eles estavam”. ele disse.
Descobriu-se que nenhum dos espécimes históricos de papagaios-do-mar coletados em Bjornoya eram híbridos, ao contrário da população que vive lá agora. Eles pertenciam à mesma subespécie de tamanho intermediário agora encontrada em Rost. Dado que as amostras do museu variavam entre 1868 e 1910, a hibridização inicial deve ter ocorrido depois de 1910, concluíram os autores do estudo.
Como resultado da sua análise de ADN, os cientistas supõem agora que, há cerca de 100 anos, uma mudança de distribuição para sul, a partir da ilha mais a norte de Spitsbergen, levou à criação da colónia híbrida em Bjornoya.
Em busca de uma explicação, os cientistas consideraram a possibilidade de a população de Spitsbergen ter se expandido a tal ponto que não havia espaço suficiente para todas as aves da colônia. Mas quando utilizaram dados genéticos para estimar o tamanho da população ao longo dos últimos 100 anos, não detectaram evidências de um aumento notável em nenhum momento.
Os pesquisadores então analisaram os dados climáticos do período em que as duas subespécies provavelmente se acasalaram, e coincidiu com o início do aquecimento do Ártico no século 20, quando as temperaturas da superfície do mar subiram até 1,5 graus Celsius, causando estragos em toda a alimentação do Ártico. rede.
Estudos anteriores indicam que, perto do início do século XX, as mudanças nas populações de plâncton e de peixes provavelmente afetaram as aves marinhas. Por volta de 1920, por exemplo, um tipo de arenque que é uma importante fonte de alimento para os papagaios-do-mar durante a época em que criam as suas crias deslocou-se para leste, longe das colónias examinadas neste artigo.
A mudança para sul, de Spitsbergen para Bjornoya, colide com o que os cientistas têm geralmente assumido sobre a migração induzida pelo clima no Árctico. À medida que as temperaturas aumentam, esperam que os animais se aventurem para norte em busca de algo semelhante ao seu habitat habitual.
Para os papagaios-do-mar de Spitsbergen, no entanto, não havia grandes massas de terra mais ao norte para as quais pudessem se deslocar. Bjornoya é a primeira ilha viável a sul para essas aves, “por isso faz sentido que possamos encontrar os híbridos lá, e não em qualquer outro lugar”, disse Kersten.
Don Lyons, diretor de ciências da conservação do Instituto de Aves Marinhas da Sociedade Nacional Audubon, que não esteve envolvido no estudo, disse que a migração dos papagaios-do-mar para sul, a partir da sua área de distribuição tradicional, parece “contra-intuitiva”.
“Mas no contexto da rapidez com que o nosso oceano está a mudar, não compreendemos necessariamente todas as inúmeras formas como isso está a acontecer”, disse Lyons. “Talvez não devêssemos supor que as espécies sempre se moverão em direção aos pólos.”
Tanto quanto é do conhecimento dos investigadores, é incomum que uma espécie do Ártico sofra uma hibridização à escala populacional. Embora os híbridos de urso polar e pardo tenham chamado a atenção popular, a pesquisa mostrou que os poucos “ursos pardos” existentes nasceram de apenas uma fêmea de urso polar que acasalou com dois ursos pardos.
Em 1990, os pesquisadores levantaram a hipótese de que um estranho crânio de baleia encontrado a oeste da Groenlândia era um híbrido de baleia beluga e narval. A análise genética posteriormente confirmou sua teoria. Existem alguns outros casos documentados de híbridos nascidos do acasalamento de espécies distintas do Ártico. Mas, pelo menos por enquanto, os papagaios-do-mar Bjornoya parecem ser únicos: uma população inteira de híbridos criados recentemente por duas subespécies, depois de uma delas ter migrado para sul.
“Nunca é uma hibridização completa em escala populacional”, disse Kersten. “E também nunca existe um carimbo de data/hora tão preciso ou tão restrito quanto o nosso.”
As consequências da hibridização são complexas. Em alguns casos, um aumento na diversidade genética pode ajudar uma espécie a adaptar-se a novos desafios ambientais. Noutros, tem o efeito oposto, enfraquecendo a aptidão geral de uma população.
No momento, tudo está normal para os papagaios-do-mar de Bjornoya. “Eles estão procriando, estão bem”, disse Kersten. “Portanto, não vemos realmente suas desvantagens. Esta hibridização não é realmente uma preocupação para a conservação neste momento.”
Para ele, a maior preocupação de conservação é a perda de diversidade genética nos papagaios-do-mar das ilhas. Ao analisar as amostras históricas e contemporâneas, os investigadores descobriram que as populações de Spitsbergen e Rost sofreram uma grave queda na variedade de ADN nos últimos 100 anos.
Mesmo a coorte híbrida de Bjornoya, que surgiu da mistura de duas populações geneticamente distintas, sofre com esta diversidade diminuída.
O receio é que o declínio possa deixar estas populações de papagaios-do-mar altamente vulneráveis. Para lidar com as alterações climáticas e outros impactos das actividades humanas, observou Lyons, uma vasta rede de vida selvagem terá de se adaptar a ambientes em mudança – e uma perda de diversidade genética significa que os organismos terão muito menos capacidade de adaptação.
