O papel do ambiente na diversificação genômica de espécies do gênero Erythrostemon Klotzsch (Leguminosae)

Abstract

A complexa interação genoma-ambiente é um tópico intrigante da biologia evolutiva. Recentemente, abordagens ecológicas têm sido empregadas para melhor entender a evolução da fração repetitiva do genoma sob condições ambientais distintas. Nesta dissertação, abordamos essa questão por meio de duas direções: (capítulo 1) uma revisão teórica e metodológica da ecologia do genoma, na qual são apresentadas as principais métricas ecológicas aplicáveis em análises genômicas comparativas dos elementos repetitivos; (capítulo 2) Testar a capacidade do uso do gênero Erythrostemon (Leguminosae) como um modelo para discutir a interação genoma-ambiente. Para o capítulo 1 criamos um modelo hipotético simulado baseado na semelhança entre a dinâmica das espécies riqueza/diversidade na teoria da biogeografia de ilhas com a fração repetitiva em uma abordagem genômica comparativa. Nesse sentido, demonstramos a aplicabilidade de um conjunto de métodos ecológicos (abordagens baseadas em cladística, análise multidimensional, índices de diversidade e sinal filogenético) para explorar a dinâmica dos elementos repetitivos. No geral, os métodos foram altamente eficientes na diferenciação genomas com base na composição de sua fração repetitiva. Assumindo uma alta variabilidade e rápida taxa evolutiva de repeats em grupos naturais, as métricas testadas podem fornecer informações relevantes para genômica comparativa, filogenômica de repeats, caracterizando tendências evolutivas desses elementos e/ou compreendendo fatores que afetam sua diversidade. Para o capitulo 2, realizamos um estudo de caso, com uma análise comparativa da fração repetitiva de 18 espécies de Erythrostemon. Detectamos uma heterogeneidade na composição dos repeatomas com uma correlação inversa da abundância do elemento transponível (TE) LTR Ty3/gypsy Tekay e de DNAs satélite. Ao longo da evolução, o subclado MA-stricto sensu apresentou uma forte diferenciação genômica (expansão dos DNAsat e retração dos Tekay) associada à colonização da América Central há 20 milhões. Ecologicamente, os elementos Tekay parecem estar correlaciona dos com a variável ecológica de temperatura mínima do mês mais frio. Sendo assim, a interação genoma-ambiente pode ter atuado ativamente na diferenciação desses genomas desde a origem do gênero. Considerando o protagonismo dos elementos Tekay em Erythrostemon, hipotetizamos que ele também seja um dos principais responsáveis pelas correlações genoma-ambiente como as já previamente descritas na tribo Caesalpinieae.