Potencialidades do uso de DNA Barcode na gestão de recurs
os pesqueiros
Daniel C. Carvalho
PUC-Minas
Barcode of Life Project
QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressor
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Qual impacto na biodiversidade é irreversível?
a) Perda de habitat
b) Exploração excessiva
c) Introdução de espécies exóticas
d) Extinção
Cativeiro falhou?!
Importância da aquacultura no entendimento da reprodução de espécies nativas
Aquário Zoo Belo Horizonte
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Desenvolvimento de etiquetas de DNA para identifica�ção genética
Surubim - Pseudoplatystoma corruscan
Curimba - Prochilodus costatus
650 pb
O que é DNA Barcode?
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Hebert et al. (2003) propôs a utilização de 650 pb do gene
mitocondrial cox1 como um sistema bio-identificador universal.
Entretanto, este sistema bio-identificador necessitaria ser
desenvolvido/testado para cada espécie/grupo.
Marcador Animal = COI
Marcadores Vegetal = rbcl e Matk
DNA Barcoding
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DNA Barcoding
É possível identificar todas espécies
vivas utilizando uma sequencia de
DNA de 650 pb?
15 posições de nucleotídeos = (415)
possibilita a combinação de 1 bilhão
de códigos;
100 vezes o número necessário para
discriminar todos os organismos v
ivos na Terra.
•Divergências intra-específicas (0-1%)
devem ser menores que divergências
inter-específicas (2-5%).
mtDNA
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�Qual é a utilidade dessa ferramenta?
Descrição da biodiversidade
Taxonomia Molecular
Identificação de espécies crípticas
Análise de conteúdo estomacal
Fiscalização
Inventários
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Devastação sem precedentes; Taxa de extinção 50-500 vezes acentuada;
Desde 1500: 884 extinções;
38% das 44.838 espécies (IUCN, 2008) estão ameaçadas;
Peixes
Perda de habita, sobrexplotação e espécies invasoras
são principais ameaças;
Ecossistemas de água doce (EAD) estão extremamente ameaçados;
Taxa de extinção em EAD - 5X maior do que em
ambientes terrestres.
Conservação
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A descrição de espécies, unidade básica na qual a biodiversidade é mensurad
a, é essencial para:
Cálculo preciso de taxas de extinção;
Estabelecimento de prioridades para conservação;
Reconhecimento de linhagens essenciais para o
ecossistema.
Como estamos?
Linnaeus, Systema Naturae - 4.162 espécies (Mayr, 1969)
Atualmente: 1.5-1.9 milhões (May 1988,1990, 1992)
Número de espécies estimado: 15 -19 milhões.
Descrição da Biodiversidade
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Descrição da Biodiversidade
Temos aproximadamente 10% das espécies
descritas!
Média de 6.800 sp descritas por ano desde Linnaeus;
Atualmente, 17.000 sp são descritas por ano;
É necessário o incremento em 10X para que pelo
menos 15 milhões sejam descritos até 2100.
Megadiversidade Brasileira
Falta de recursos e especialistas.
Auxílio de novas tecnologias - moléculas.
Sinergismo é fundamental!
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Campanhas
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Specimen
Tissue Sample
Extract
DNA PCR Amplify
Sequence
Photograph
Collection Data Web-Accessible Data and
DNA Barcode
DNA Barcoding - A Cadeia Analítica
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Bando de Dados BOLD
http://www.boldsystems.org/views/login.php
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Photographs Collection Data
Sequences Specimen Data
Armazenamento de Dados - BOLD
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Barcode no Brasil
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Localização da origem de amostras
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Barcode no Brasil
- Barcode genético desenvolvido para 101 espécies,
em 75 gêneros e 22 famílias - aproximadamente 50% da fauna;
- As distância genética média entre espécies, gêneros, famílias
e ordens foi de: 0.5%, 10.6%, 21%, 22% e 24.4%.
- Com exceção de 2 espécies (Bryconamericus stramineus
and Piabina argentea), todos clados foram monofiléticos;
- Pelo menos 8 espécies crípticas (divergência intra-específica
variando de 2.2 a 10%).
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Aplicações na Certificação de Pescado
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Amostras de peixe inteiro vendidas como Surubim
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Amostras de filés vendidas como Surubim
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Agência Regulatória Americana- FDA
http://www.fda.gov/Food/ScienceResearch/LaboratoryMethods/ucm237391.htm
Lista oficial de espécies (nome científico) vinculada ao nome comercial de cada espécie.
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Divergência no gene COI ≅ 5%
O Dourado
Salminus franciscanus
Salminus brasilenses
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Outras espécies compartilhadas entre São Francisco e Paraná
�Callichthys callichthys
Synbranchus marmoratus
Leporinus obtusidens
Crenicichla lepidota
Pseudoplatystoma corruscans
Pimelodus maculatus
Gymnotus carapo
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Unidades Evolutivas (ESU) em surubim (P. corruscans)
0.2%
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Projeto Barcode
Brasil
Br-BOL
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Dados sobre o Br-BOL
Principais resultados esperados
– Sequenciamento de barcodes para 50% da ictiofauna brasileira
– Identificação dos peixes a partir de filés, barbatanas e fragmentos de peixes;
– Identificação de produto beneficiados de peixes (conservas de peixes, peixe seco, ha
mburger)
– Identificação de espécies ameaçadas ou protegidas;
– Identificação de presas no conteúdo estomacal;
– Potencial uso em material arquivado e de museu (taxonomia)
– Detecção de novas espécies e espécies crípticas.
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DNA Barcoding
Vantagens
Permite a rápida identificação de espécies, mesmo
que não apresentem caracteres morfológicos clássicos;
Indica grupos onde haja necessidade de maiores
estudos morfológicos (espécies crípticas);
Permite análises forenses (rastreabilidade de dados);
Agrega valor a coleções taxonômicas;
Acelera o conhecimento e descrição de novas espécies
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Problemas
Híbridos - mtDNA apresenta herança materna;
Espécies recentes com baixa diferenciação genética;
Alguns grupos problemáticos - Plantas e Esponjas
Análise multilocus em Plantas (MatK e rbcl)
DNA Barcoding
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O problema não é relacionado ao COI
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Tecnologias muito novas!
>200-400 pares de base
(pb) por segundo
>10 gigabases
(10 000 000 000 pb) de
sequencia em 24 horas
>Custo: $900
NGS - Sequenciamento de nova geração
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Abordagens em Ecologia Molecular
Levantamento de ictiofauna baseado em amostras
de água.
15ml de água
coletada eDNA
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Pelobates fuscus
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Paradoxo genética x espécies invasoras
Entendimento do efeito da perda de diversidade genética;
Paradoxo: – Como espécies introduzidas em um novo ambiente, baixo número inicial, efeito fundador e baixa d
iversidade genética, conseguem tornar-se invasoras?
Nicho vago, pressão de propágulo, armadilha evolutiva, efeito naiveté.
Modelo: tucunaré.
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TO
ITU
ML
TRM
RD
FU
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
TO ITU FU ML
Populations
Mean
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
Heterozygosity
RA
NPA
FIS
% poli Loci
Hs
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
TO ITU TRM RD
Populations
Mean
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
Heterozygosity
RA
NPA
FIS
% poli Loci
He
Cichla kelberi
Cichla piquiti
Native Invasive
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
TO ITU FU ML
Populations
Mean
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
Heterozygosity
RA
NPA
FIS
% poli Loci
Hs
Populations
RA
NPA
FIS
% poli loci
Hs
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
TO ITU FU ML
Populations
Mean
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
Heterozygosity
RA
NPA
FIS
% poli Loci
Hs
Microssatélites mtDNA
500 pb (Região Controle)
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