Da origem da espécie aos caminhos da invasão
Nesta etapa do nosso projeto, estamos construindo um banco de amostras biológicas de coral-sol (T. tagusensis e T. coccinea) de diferentes regiões geográficas, que inclui esqueletos de colônias, seus tecidos e DNA. Este recurso é uma fonte valiosa de informações para avançar nosso entendimento sobre o coral-sol, suas rotas de dispersão e servirá como um legado para futuros projetos científicos.
Executamos cuidadosamente um plano de amostragem planejado para ser representativo e abrangente. As coletas incluem a extensão da costa brasileira e locais internacionais, nas chamadas “localidades tipo”. Cobrimos os limites de ocorrência de cada espécie nas regiões Sul e Nordeste, em substratos naturais e artificiais. As coletas são realizadas por pesquisadores mergulhadores usando o mergulho autônomo (Scuba). Empregamos um esquema de duplas, no qual um mergulhador recolhe as colônias e o outro registra a área, auxiliando no armazenamento das amostras.
Após a coleta, as colônias são mantidas em uma caixa com água do mar até a remoção de uma amostra de tecido para análise de DNA. Durante este processo, um pólipo de cada colônia é quebrado com uma pinça de dissecção e inserido em um tubo com solução preservante. Ao mesmo tempo, cada colônia é armazenada e identificada individualmente. As amostras de pólipos e colônias são mantidas no gelo até chegarem ao laboratório. Enquanto os pólipos passam pela extração de DNA, as colônias são branqueadas para a remoção dos tecidos moles. Os esqueletos remanescentes (“branqueados”) são fotografados para análise taxonômica posterior, que inclui o estudo de aspectos morfológicos para confirmar a identidade de cada espécie.
Utilizamos técnicas avançadas de monitoramento para rastrear e identificar populações de coral-sol em áreas críticas. Isso nos permite ter uma compreensão detalhada da distribuição e densidade desses corais invasores.
As amostras de DNA, isoladas dos pólipos na etapa anterior, são utilizadas para realizar análises genéticas do coral-sol. Esta área de pesquisa, chamada “genética de populações”, nos ajuda a entender como esses corais invadiram novos locais, ou seja, como se espalharam e de onde podem ter vindo. O objetivo desta etapa tem este propósito, e os resultados obtidos serão relevantes para a avaliação de risco de novas dispersões e invasões da espécie.
Para alcançar esse objetivo, cada amostra de DNA do coral-sol passa por um processo no laboratório. Em um primeiro momento, usamos uma técnica chamada PCR (a mesma utilizada nos testes de covid-19) para encontrarmos os “marcadores genéticos”, que funcionam como assinaturas no DNA que nos ajudam a entender as relações entre os indivíduos de diferentes localidades.
O DNA dos marcadores genéticos de cada colônia é submetido a um processo de purificação e preparado para a etapa seguinte: o sequenciamento de DNA. As sequências resultantes são submetidas a análises computacionais e estatísticas para investigar a diversidade genética em cada local. Isso é feito para identificar se existem diferenças genéticas que indiquem se os corais de diferentes locais estão isolados ou se, pelo contrário, há um fluxo genético entre eles. Ao avaliar a distribuição e a frequência desses marcadores genéticos em cada local, podemos obter informações sobre origem, dispersão e adaptação dessas espécies a novos ambientes.
A detecção precoce do coral-sol é crucial para uma resposta rápida e eficaz a fim de prevenir sua propagação, pois, uma vez estabelecidos, métodos de erradicação não estão disponíveis. No entanto, o monitoramento do coral-sol é desafiador devido à necessidade de mergulho técnico para verificar sua presença em áreas marinhas. Monitorar substratos artificiais, como naufrágios e plataformas de petróleo, pode apresentar dificuldades de acesso ainda maiores.
A dispersão do coral-sol ocorre principalmente por meio de suas larvas transportadas pelas correntezas. Detectar larvas na água é um importante sinal de alerta, pois elas indicam a presença da espécie em estágio de alto risco de disseminação.
Um dos objetivos do projeto é desenvolver um método de detecção precoce de larvas de coral-sol, eliminando a necessidade de mergulho e identificação visual das colônias. O método baseia-se na detecção do DNA das larvas no ambiente marinho, usando a técnica de PCR projetada especificamente para o DNA do coral-sol. Ou seja, o teste de PCR deve ser capaz de identificar o DNA do coral-sol em amostras ambientais complexas, compostas por diversos outros organismos.
A primeira etapa para a detecção precoce do coral-sol consiste na coleta de amostras ambientais. Essa coleta concentra, a partir da água do mar, pequenos organismos planctônicos, que, assim como as larvas do coral-sol, vivem à deriva na água do mar.
Realizamos duas grandes expedições de veleiro para coletar amostras ao longo da costa do Brasil, desde o litoral de Pernambuco até Santa Catarina. Escolhemos pontos de coleta com coral-sol, naufrágios, plataformas e áreas de conservação em busca de uma análise abrangente de diferentes situações. Usamos uma rede especial para coletar estes organismos, arrastando-a lentamente na água por 10 minutos a uma velocidade constante. Depois, lavamos os organismos da rede com água salgada e os colocamos em um copo para concentrar a amostra e preservá-la até a chegada no laboratório.
Depois de coletar as amostras, a próxima etapa consiste em extrair o material genético que ainda está dentro das células no ambiente, conhecido como DNA ambiental intracelular. Esse processo exclui o DNA proveniente de organismos que não estão mais íntegros e que não indicariam necessariamente a presença de larvas.
O teste de PCR é, então, realizado usando esse DNA ambiental intracelular para verificar se há ou não coral-sol presente na amostra de organismos planctônicos.
Este teste será capaz de detectar o coral-sol rapidamente. A análise destas amostras ambientais produzirá o primeiro mapeamento molecular de ocorrência de larvas de coral-sol ao longo da costa do Brasil. Esse levantamento nos ajudará a avaliar e gerenciar os riscos com mais precisão, pois a presença de larvas indica um risco maior de dispersão destas espécies invasoras.
Aplicamos um modelo hidrodinâmico e de dispersão de partículas para simular a dispersão de larvas de coral-sol no mar. O intuito é poder responder a perguntas relevantes para a avaliação de risco de dispersão, tais como: “Qual o destino das larvas liberadas em um determinado ponto, a trajetória e a distância percorrida por elas?”, “Qual a probabilidade de uma determinada região ser atingida por larvas originadas de uma fonte específica?” e “Qual o tempo mínimo e máximo de chegada de larvas em determinado local considerando a liberação a partir de um local específico?”
As simulações estão sendo realizadas considerando mais de 50 pontos de origem das larvas ao longo da costa brasileira, incluindo aqueles que podem atuar como intermediários de dispersão, como naufrágios e ilhas. Além disso, rotas de navegação entre portos e plataformas no Brasil e pontos internacionais, incluindo regiões nativas e onde o coral-sol também é invasor, estão sendo analisadas.
Para cada ponto de origem das larvas na simulação são gerados mapas que informam a probabilidade de presença de larvas, bem como os tempos mínimo e máximo de chegada em um determinado ponto.
A integração dos resultados de modelagem com as etapas anteriores do projeto constitui a espinha dorsal para uma avaliação abrangente do risco de dispersão do coral-sol. As análises de genética de populações revelam padrões genéticos e fornecem insights cruciais para entender as rotas de dispersão e origens destas espécies invasoras.
A detecção precoce de larvas por meio de um método inovador baseado em PCR representa um avanço significativo, eliminando a necessidade de mergulho e possibilitando uma resposta rápida para prevenir a propagação.
Por fim, a aplicação de modelos de dispersão de larvas, considerando diferentes pontos de origem permite a criação de mapas probabilísticos, fundamentando a avaliação de risco com informações sobre a probabilidade de presença, trajetória e tempos de chegada das larvas em diferentes pontos ao longo da costa.
A convergência dessas etapas reforça a robustez da nossa abordagem, oferecendo uma base sólida para o entendimento e gerenciamento eficaz dos riscos associados à dispersão do coral-sol.
