Lutjanus jocu

RENORBIO
Programa de Pós-Graduação
Pós Graduação em Biotecnologia
Estrutura
strutura genética populacional de Lutjanus analis - cioba e
Lutjanus jocu - dentão (Lutjanidae) ao longo do litoral brasileiro
Eurico Azevedo Dias Junior
J
Natal-RN
2012
RENORBIO
Programa de Pós-Graduação
Pós Graduação em Biotecnologia
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Biociências
Laboratório de Genética de Recursos Marinhos - L.G.R.M
Estrutura
strutura genética populacional de Lutjanus analis - cioba e
Lutjanus jocu - dentão (Lutjanidae) ao longo do litoral brasileiro
Eurico Azevedo Dias Junior
J
Tese apresentada ao programa
de
Pós-graduação
graduação
Rede
Nordeste de Biotecnologia
(RENORBIO) como parte dos
pré-requisitos
requisitos obrigatórios para
obtenção do título de Doutor.
Orientador: Prof. Dr. Wagner Franco Molina
Natal-RN
2012
Catalogação da Publicação na Fonte. UFRN / Biblioteca Setorial do Centro de
Biociências
Dias Junior, Eurico Azevedo.
Estrutura genética populacional de Lutjanus analis – cioba e Lutjanus
jocu – dentão (Lutjanidae) ao longo do litoral brasileiro / Eurico Azevedo
Dias Junior. – Natal, RN, 2012.
91 f.: il.
Orientador: Prof. Dr. Wagner Franco Molina.
Tese (Doutorado) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
Centro de Biociências. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia.
1. Lutjanidade – Tese 2. Cioba – Tese. 3. Pesca – Tese. 4. DNA
mitocondrial – Tese. I. Molina, Wagner Franco. II. Universidade Federal
do Rio Grande do Norte. III. Título.
RN/UF/BSE-CB
CDU 639.2
EURICO AZEVEDO DIAS JÚNIOR
Estrutura genética populacional de Lutjanus analis cioba e Lutjanus jocu - dentão (Lutjanidae) ao longo do
litoral brasileiro
Tese apresentada ao programa de Pós-graduação Rede
Nordeste de Biotecnologia (RENORBIO) como parte dos
pré-requisitos obrigatórios para obtenção do título de
Doutor.
APROVADA: 01 de junho de 2012.
_______________________________________________
Prof. Dr. Carlos Alfredo Galindo Blaha
(Membro interno - UFRN)
_______________________________________________
Prof. Drª. Liliane de Lima Gurgel Souza
(Membro externo - IFRN)
________________________________________________
Prof. Drª. Maisa Clari Farias Barbalho de Mendonça
(Membro externo - UERN)
________________________________________________
Prof. Dr. Vitor de Oliveira Lunardi
(Membro externo - UFERSA)
_______________________________________________
Prof. Dr. Wagner Franco Molina
(Orientador - Presidente da banca - UFRN)
"A educação tem raízes amargas,
mas os frutos são doces"
Aristóteles
Dedico esta Tese a minha família,
meus irmãos e especialmente aos
meus pais, que sempre desejaram
meu sucesso, Eurico Azevedo
Dias e Marta Olímpio de Souza
Dias, pela educação e carinho a
mim proporcionado.
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais Eurico Azevedo Dias e Marta Olímpio de Souza Dias, pela
Educação, incentivo, carinho e compreensão, na verdade por tudo;
Aos meus irmãos Erick Olímpio Dias e Erika Vanessa Olímpio Dias , pelo
convívio familiar e ao meu sobrinho, Lucas, a nova alegria da família.
Aos meus demais familiares, que torcem pelo meu sucesso;
Aos mestres que um dia fizeram parte da minha formação;
Aos funcionários da Universidade, que também são parte essencial no
processo de ensino;
A Rede Nordeste de Biotecnologia (RENORBIO) pela oportunidade de realizar
e alcançar um objetivo;
A CAPES e ao CNPq pelo apoio fornecido para o desenvolvimento do trabalho;
Ao Professor Dr. Wagner Franco Molina, primeiro por aceitar-me como
orientando desde o mestrado e agora por abraçar mais uma vez esta luta em
conjunto comigo, pelo apoio, sugestões , ensinamentos transmitidos e pelo
exemplo de profissionalismo, desempenhando um papel fundamental na minha
formação, muito obrigado!!!!!.
A todos do L.G.R.M, Gideão, Rodrigo (Pantera), Clovis Motta, Washington,
Pablo, Uedson, Leonardo, Paulo, Amanda, Cristiane, Vanessa, Karla, Ingrid,
Allyson, parceiro nas coletas e análises de bioinformática, espero não ter
esquecido ninguém, pelo incentivo, apoio, pelas horas de descontração e por
tornar o laboratório um lugar harmonioso e descontraído;
Ao Prof° Dr. Marcelo Vallinoto (UFPA) pela revisão e contribuições com os
artigos provenientes desta Tese;
Aos professores da UFRN, Dr. Paulo Marinho; Dr. Dárlio Teixeira e Dr. Fábio
Vieira, pelas contribuições sugeridas na banca de qualificação, assim como aos
professores, Drª Liliane Gurgel, Drª Maísa Clari, Dr. Vitor Lunardi e Dr. Carlos
Blaha, por aceitarem revisar e contribuir na preparação final deste trabalho
como membros da banca de defesa;
Aos Biólogos Priscilla Malafaia e Flávio Pavan, pelas coletas realizadas na
Bahia e Espírito Santo respectivamente, assim como aos pescadores
artesanais que forneceram amostras possibilitando este trabalho.
A todos os amigos de fora da faculdade pela parte não científica da história,
afinal ela é também muito importante, diria até essencial, obrigado também;
A todos aqueles que de forma direta ou indiretamente contribuíram para este
momento, em especial a Marília Gurgel pelo enorme apoio em grande parte
desta jornada.
MUITO OBRIGADO A TODOS VOCÊS!!!
SUMÁRIO
1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
12
1.1 Exploração mundial da pesca e aquicultura na demanda de pescado
1.2 Características da pesca de lutjanídeos no Brasil
1.3 Estudos de dinâmica populacional e de estoques pesqueiros de lutjanídeos no litoral
brasileiro
1.4 Considerações sobre a família Lutjanidae e as espécies Lutjanus analis e Lutjanus
jocu
1.5 Emprego de marcadores moleculares em estudos de genética populacional
2 OBJETIVOS
20
27
33
3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Capítulo I
Página título
Resumo
Abstract
1 INTRODUÇÃO
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Coleta de material biológico
2.2 Extração de DNA e amplificação da região controle do DNA mitocondrial
2.3 Sequenciamento da região controle do DNAmt
2.4 Análise dos dados
3 RESULTADOS
3.1 Diversidade molecular
3.2 Estrutura genética populacional
3.3 História demográfica
4 DISCUSSÃO
4.1 Diversidade genética e estrutura populacional
4.2 História demográfica
18
33
2.2 Objetivos específicos
4.1.3 Estrutura populacional
16
33
2.1 Objetivo geral
4.1.2 Diversidade genética
12
34
44
45
45
46
47
48
48
49
49
50
51
51
52
53
56
56
56
57
60
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Capítulo II
Página título
Resumo
Abstract
1 INTRODUÇÃO
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Coleta de material biológico
2.2 Extração de DNA e amplificação da região controle do DNA mitocondrial
2.3 Sequenciamento da região controle do DNAmt
2.4 Análise dos dados
3 RESULTADOS
3.1 Características de diversidade molecular
3.2 Estrutura genética populacional
3.3 História demográfica
4 DISCUSSÃO
4.1 Diversidade genética e filogeografia de L. jocu
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CONCLUSÕES
63
70
71
71
72
73
74
74
75
76
76
77
77
78
79
82
82
86
91
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Hipóteses de estruturação dos estoques de L. purpureus de Ivo
& Hanson
19
Figura 2. Hipótese filogenética para Lutjanidae baseada em marcadores
moleculares nucleares e mitocondriais
23
Figura 3. Exemplar de Lutjanus analis
24
Figura 4. Mapa de distribuição geográfica de L. analis
25
Figura 5. Exemplar de Lutjanus jocu
26
Figura 6. Mapa de distribuição geográfica de L. jocu
27
Figura 7. Esquema do genoma mitocondrial com região D-loop
30
Capítulo I
Figura 1. Sítios de coleta de L. analis
48
Figura 2. Distribuição mismatch
53
Capítulo II
Figura 1. Sítios de coleta de L. jocu
75
Figura 2. Distribuição mismatch
80
LISTA DE TABELAS
Capítulo I
Tabela 1. Características moleculares e diversidade genética - L. analis
51
Tabela 2. Diferenciação genética em L. analis
52
Tabela 3. Análise de variância molecular para L. analis
52
Tabela 4. Índices de neutralidade, expansão populacional e Nef de L. analis
55
Capítulo II
Tabela 1. Características moleculares e diversidade genética - L. jocu
78
Tabela 2. Diferenciação genética em L. jocu
79
Tabela 3. Análise de variância molecular para L. jocu
79
Tabela 4. Índices de neutralidade, expansão populacional e Nef de L. jocu
81
RESUMO
Espécies da família Lutjanidae representam um importante recurso
pesqueiro em todas as áreas de sua ocorrência. No Brasil a exploração
comercial se iniciou na década de 60 e nos anos 80, já demonstrava declínio
nos volumes de captura. A diminuição de capturas aponta que os lutjanídeos
devem ser manejados conservativamente. Estudos sobre a estrutura genética
das populações e dados genéticos para monitoramento dos estoques ao longo
da costa brasileira através de marcadores moleculares, são escassos. Nesta
região, as espécies Lutjanus analis e L. jocu desempenham papel social para a
subsistência das comunidades de pescadores artesanais. O presente trabalho
avaliou a variabilidade genética inter e intrapopulacional, assim como o nível de
estruturação genética populacional de L. analis ( cioba) e L. jocu ( dentão) ao
logo do litoral brasileiro, analisando a região hipervariável 1 da região controle
D-loop do DNAmt. Ambas as espécies demonstram constituir um único grande
estoque que permite compreendê-los como populações panmíticas. De fato, a
elevada variabilidade genética demonstrada pelos altos índices de diversidade
nucleotídica e haplotípica, não revelam sinais de depreciação genética frente a
exploração pesqueira. Os padrões demográficos históricos destas espécies
demonstram concordância com eventos ocorridos no Pleistoceno. Os dados
genéticos não excluem riscos futuros para ambas as espécies decorrentes da
contínua exploração destes estoques.
Palavras chaves: Lutjanidae; cioba; dentão; DNA mitocondrial; genética de
populações.
ABSTRACT
Lutjanidae species represent an important fishery resource in all areas of its
geographic distribution. Commercial exploitation began in Brazil in the 60s and
by the early 80's showed decline in catch volumes. The decrease of catches
show that the Lutjanidae should be managed conservatively. Despite its
importance, studies of population genetics in snappers using molecular
markers, in order to understand the genetic structure of populations and to
perform the monitoring of fish stocks along the Brazilian coast, are scarce.
Lutjanus analis and Lutjanus jocu, in Brazilian coast, play a social role for the
livelehoods of the artisanal fishing communities. The present study evaluated
the inter- and intra-population genetic variability, as well as the level of
population structuring in L. analis and L. jocu along the Brazilian coast, using
the hypervariable region 1 of the D-loop control region of mtDNA. The genetic
data showed that both species represent unique stocks that can be treated as
panmitic populations. In fact, the high genetic variability supported by an
extremaly high nucleotide and haplotype diversity suggest an apparent absence
of genetic depreciation despite the over-exploitation of these species. In
addition are indicated demographic history patterns modeled by Pleistocene
events. The genetic data, to both species does not exclude future risks due to
continuous high exploratory activity.
Keywords: Lutjanidae, mutton snapper, dog snapper, mitochondrial DNA,
population genetics.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
12
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.1 Exploração mundial da pesca e aquicultura na demanda mundial de
pescado
A pesca é uma atividade milenar que passou por profundas modificações
no século XIX. Antes, a extração de organismos aquáticos era realizada em
pequenas quantidades, sem grandes impactos ambientais (Marrul-Filho, 2001).
As inovações tecnológicas ocorridas após a Segunda Guerra Mundial provocaram
uma rápida expansão da indústria pesqueira contribuindo para um grande
aumento na produção que passou de quatro para setenta milhões de toneladas
(Paes, 2002).
Entretanto, a partir de 1972, a pesca marítima mundial começou a sinalizar
queda na captura de pescado (Pauly et al., 2002). Desde 1990, essa atividade
estacionou em torno de 80 a 85 milhões de toneladas em que 30 milhões desta
foram, simplesmente, descartadas (Clucas, 1997; Dulvy et al., 2004).
A extração desordenada de espécies pode acarretar sérios problemas nas
populações naturais. Essa exploração pode ultrapassar a produção máxima
sustentável (FAO, 1996), causando impacto na abundância de espécies alvo,
expondo-as à ameaça de extinção (Casey & Myers, 1998; Dulvy et al., 2004).
As espécies mais suscetíveis à sobrepesca são aquelas que apresentam
alto valor comercia, maturam tardiamente, possuem limitações geográficas e/ou
recrutamento esporádico (Sadovy, 2000; Dulvy et al., 2004). A sobrepesca
provém da redução significativa do número de adultos e da captura progressiva
dos indivíduos juvenis, o que compromete o recrutamento nos anos posteriores
(Paes, 2002). Reconhecer e realizar predições da relação entre a dinâmica de
estoques de peixes e a ocupação do habitat é fundamental para a efetiva
avaliação e manejo de populações de peixes marinhos. Tomadores de decisões
de pescarias comerciais e recreativas, atualmente, reconhecem a importância do
habitat para a produtividade de estoques de peixes (Nóbrega et al., 2009).
A importância da atividade pesqueira pode ser traduzida nos dados
apresentados em relatório da FAO (2010), segundo o qual, a produção de
pescado global através de capturas em 2008 foi de cerca de 90 milhões de
toneladas, das quais aproximadamente 88,88% são de espécies marinhas com
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
13
um valor estimado de faturamento primário de 93,9 bilhões de dólares. Quando
este número é somado aos números da produção advinda da aquicultura, obtêmse um valor estimado de 142 milhões de toneladas de peixes produzidos em 2008
(FAO, 2010).
Ainda segundo a FAO, a produção mundial da pesca marinha atingiu um
pico de 86,3 milhões de toneladas em 1996 e depois diminuiu ligeiramente para
79,5 milhões de toneladas em 2008, com grandes flutuações inter-anuais. Em
2008, o noroeste do Pacífico teve a maior produção com 20,1 milhões de
toneladas (25%) da pesca marinha mundial, seguido pelo Sudeste do Pacífico,
com uma captura total de 11,8 milhões de toneladas (15%), Pacífico Centro-Oeste
com 11,1 milhões toneladas (14%) e do Atlântico Nordeste, com 8,5 milhões de
toneladas (11%).
A indústria pesqueira mudou sobremaneira a exploração da pesca em todo
o mundo, e essas mudanças obrigam-nos a examinar por quanto tempo ainda a
atividade pode ser sustentável (Morato et al., 2006; Norse et al., 2012). O
aumento da população humana e da riqueza aumentou a demanda mundial por
pescado, aumentando a escassez de peixes na região da plataforma continental e
impulsionando a pesca industrial oceânica pelágica (Watson & Pauly, 2001).
O total per capita do consumo de peixes na alimentação mundial têm se
expandido significativamente nas últimas cinco décadas, aumentando em uma
taxa anual de 3,1% desde a década de 60, enquanto o aumento da população
ficou na taxa de 1,7% para o mesmo período, passando de uma média anual de
9,9 kg per capita em 1960 para um indicativo de 17,1 kg em 2008.
Os aumentos mais substanciais no consumo anual de peixes ocorreram na
Ásia Oriental de 10,8 kg em 1961 para 30,1 kg em 2007, Sudeste da Ásia de 12,7
kg em 1961 para 29,8 kg em 2007 e África do Norte de 2,8 kg em 1961 para 10,1
kg em 2007.
Importante é salientar que a pesca desempenha um papel fundamental,
não apenas para subsistência de pescadores artesanais que dependem
diretamente dela para obter sua fonte de renda, mas também para os
consumidores que lucram com uma excelente fonte de proteína animal de alta
qualidade a preços acessíveis, rica em micronutrientes essenciais incluindo várias
vitaminas e minerais além de baixos níveis de gorduras saturadas, carboidratos e
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
14
colesterol, representendo uma fonte alimentar extremamente saudável (FAO,
2010).
Entretanto, os altos valores de produção histórica ao longo de décadas de
exploração trazem consequências. A proporção de estoques estimados como
subexplorados ou moderadamente explorados caiu de 40% em meados da
década de 70 para 15% em 2008. Em contrapartida, a proporção de unidades
sobreexploradas aumentou de 10% em 1974 para 32% em 2008.
Em 2008, das espécies monitorados pela FAO foram estimadas como
subexploradas (3%) ou moderadamente exploradas (12%) e, por conseguinte,
capazes de produzir mais do que as suas capturas atuais, representando o menor
percentual registrado desde meados dos anos 70.
Contudo, 53% foram estimadas como plenamente exploradas as suas
capturas atuais estão em suas máximas produções sustentáveis, sem espaço
para expansão (FAO, 2010).
Os 32% restantes, foram estimados como sobreexplorados (28%),
estoques empobrecidos (3%) ou em recuperação de depreciação (1%) e, assim,
obtendo-se menos do que a sua potencial produção, devido à pressão máxima de
pesca no passado, com uma necessidade urgente de se construir ou reconstruir
planos adequados de manejo para essas espécies (FAO, 2010).
Esse percentual combinado é o mais elevado da série histórica deste tipo
de levantamento de dados e a tendência crescente de estoques mundialmente
sobreexplorados, é motivo de preocupação (FAO, 2010).
Desta forma, uma indagação é crucial, como fornecer pescado com
qualidade a uma população humana crescente e ao mesmo tempo manter o
equilíbrio exploração - conservação, uma possível resposta a esta pergunta pode
ter como ponto de partida a aquicultura.
O declínio dos estoques pesqueiros forneceu impulso para o rápido
crescimento da aquicultura. Entre 1987 e 1997, a produção global advinda da
atividade duplicou em produção e valores, assim como sua contribuição no
abastecimento para demanda de peixes em escala mundial, representando no
início da década um quarto da quantidade de peixes consumidos pela população.
O crescimento da aquicultura pode ser a solução para a preservação de
espécies nas quais seu potencial de exploração pela pesca já não permite um uso
sustentável de seus estoques selvagens (Naylor et al., 2000).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
15
Segundo dados da FAO (2010), a aquicultura produz quase 50% do peixe
consumido pela população, e esta porcentagem deverá aumentar para atender à
demanda crescente. A aquicultura mundial está concentrada em regiões tropicais
e subtropicais, com atualmente mais da metade do volume produzido proveniente
de águas marinhas e salobras em regiões costeiras e estuarinas, onde destacamse a produção de camarões e peixes de alto valor comercial.
As práticas da aquicultura são bastante diversificadas, com técnicas que
vão desde estruturas simples como criações em nível familiar até iniciativas
industriais de larga escala em jaulas flutuantes no mar aberto (offshore).
Entretanto, a maior parte da produção ainda é de pequena escala, realidade
predominante também no Brasil.
O desenvolvimento da biotecnologia nas últimas décadas têm auxiliado a
piscicultura moderna (Liu & Cordes, 2004) através das técnicas de manipulação
cromossômicas ou de genes.
Ao se iniciar um estudo de espécie com potencial para piscicultura, alguns
aspectos que devem ser levados em cosideração são os estoques doadores,
formado por populações selvagens; o fundador, parcela do doador que formará o
plantel de reprodutores; reprodutor, parcela do estoque fundador efetivamente
utilizada como geração parental (P1) e o repovoador, constituida pela progênie da
geração (F1) do estoque reprodutor.
O manejo inadequado ou um erro inicial na escolha do estoque doador,
pode trazer sérios problemas genéticos inclusive inviabilizando a atividade a
médio e longo prazo (Toledo-Filho et al, 1992, Toledo-Filho et al., 1996).
Entre as ferramentas biotcnológicas, os marcadores moleculares vêm
sendo utilizado de forma ampla em estudos de variabilidade genética em espécies
com potencial para projetos de piscicultura (Liu & Cordes, 2004), inclusive com
lutjanídeos (Chow et al., 1993).
Na família Lutjanidae, entre as espécies com potencial para aquicultura,
que ocorrem no litoral do Brasil, destaca-se principalmente Lutjanus analis, a
cioba, inclusive com estudos preliminares já realizados para esta finalidade
(Freitas et al., 2011, Sanches & Cerqueira, 2011) no litoral brasileiro, assim como
na região do Atlantico Norte (Watanabe et al., 1998, Benetti et al., 2002, Botero &
Ospina, 2003).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
16
Entretanto, não existe dados genéticos para apoiar os possíveis futuros
programas de desenvolvimento da piscicultura desta espécie. Apesar da longa
história de aquicultura para algumas espécies cultivadas, as informações
genéticas sobre os estoques doadores ainda são praticamente ausentes para
grande maioria delas, consequentemente, as ferramentas biotecnológicas,
incluindo o uso de marcadores moleculares desempenham cada vez mais um
papel importante no desenvolvimento destes projetos, visando uma larga e sólida
base de conhecimento genético sobre a variabilidade destes estoque afim de um
melhor manejo e exploração dos mesmos (Liu & Cordes, 2004).
1.2 Características da pesca de lutjanídeos no Brasil
A exploração de lutjanídeos durante muito tempo foi conduzida por um
sistema primitivo de pesca, onde as embarcações navegavam a vela sem
qualquer orientação tecnológica.
Somente a partir de 1961, quando teve início a pesca industrial desses
peixes, as embarcações passaram a ser movidas a motor e foi montada uma
infraestrutura terrestre de armazenamento e comercialização do pescado. Essas
modificações foram em função do declínio da pesca dos atuns (Fonteles-Filho,
1972).
Portanto, a pesca industrial de peixes demersais da família Lutjanidae vem
sendo explorada na costa nordeste do Brasil desde a introdução das linhas
pargueiras pelos portugueses durante os anos 50 e 60, com o propósito de
diversificar a pesca atuneira e lagosteira, que já se encontravam em declínio.
Foram realizadas com sucesso algumas pescarias nas costas do Maranhão,
Piauí, Ceará e no Atol das Rocas, no início dos anos 60 (Fonteles-Filho, 1969,
Coelho, 1974).
A evolução da pesca de espécies de Lutjanidae, entre as mais importantes
dentre os demersais capturados, passou de um cenário onde as capturas eram
dominadas por uma única espécie, o Lutjanus purpureus, na década de 60, para a
situação atual onde 12 espécies do gênero lutjanus são intensamente exploradas
pela pesca no litoral nordeste do Brasil (Rezende et al., 2003).
Os desembarques de lutjanídeos são registrados como categoria
multiespecífica, o que dificulta a individualização das estatísticas pesqueiras. Em
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
17
Pernambuco, Lutjanus analis, a cioba, passou a ser a principal espécie capturada
na década de 80, seguida por L. chrysurus, a guaiúba, L. jocu, o dentão, e L.
synagris, o ariocó.
A exploração de lutjanídeos apresentou diferentes cenários com variações
que estão refletidas na série histórica do estado da produção, esforço e captura
por unidade de esforço (CPUE). Na primeira fase da pesca, entre 1962 e 1970,
quando esteve localizada nos bancos oceânicos e na plataforma continental do
nordeste do Brasil verificou-se um aumento da produção e do esforço de pesca. A
CPUE cresceu nos três primeiros anos para em seguida apresentar sucessivas
reduções. Neste período, a maior produção (3.242 t) foi observada no ano de
1967 e a maior CPUE (25,38 Kg/anzol-dia) em 1964. A média de produção nestas
áreas foi de 3.178 t/ano (Paiva, 1997).
No segundo período da pesca de 1974 a 1981, a frota "pargueira", como foi
denominada de inicio os barcos que exploravam a pesca de lutjanídeos, atuou na
plataforma continental da região Nordeste do Brasil e iniciou sua expansão para a
costa Norte. Neste período a produção apresentou-se estável, com média de
5.964 t/ano e maior produção 6.569 t em 1977. O esforço de pesca neste período
continuou a apresentar tendência de crescimento e a CPUE decresceu passando
de 8,71 para 1,73 kg/anzol-dia (Paiva, 1997).
Ainda, segundo Paiva (1997), no terceiro período da pesca do pargo, de
1982 a 1987, foi caracterizado pela concentração da frota na costa Norte e o
declínio da pesca na costa do Nordeste. No período, a produção média anual foi
de 4.601 t, com maior produção (5.249 t) em 1985. A maior CPUE (2,47 kg/anzoldia) foi alcançada em 1982.
Com base nos dados disponíveis sobre a pesca foram realizados vários
estudos enfocando a estimativa de produção máxima para a atividade pesqueira
na época, já demonstrando no passado uma preocupação ainda atual sobre o
problema da sobrepesca dos estoques comercialmente explorados. A primeira
estimativa da produção máxima sustentável foi feita com base no modelo de
Schaeffer (1954) considerando a produção e o esforço de pesca relativo aos anos
de 1962 a 1970, com a pesca restrita a plataforma nordeste, no qual os resultados
demonstraram uma produção máxima de 4.188 t/ano e esforço ótimo de 6,0 x 105
pescadores-hora (Coelho, 1974).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
18
Várias estimativas de produção máxima e esforço ótimo foram feitas por
diferentes autores, considerando diferentes épocas e áreas de pesca. Os maiores
valores de produção máxima e esforço ótimo foram estimados para a costa
Norte/Nordeste, incluindo dados do período 1967-1983. Nestas estimativas
utilizando-se também o método de Schaefer (1954) obteve-se a produção máxima
de 6.791 t/ano e um esforço ótimo de 184,3 x 104 anzóis-dia. As estimativas do
final da década de 80 da produção máxima e esforço ótimo foram obtidos
incluindo dados de toda área de pesca no período de 1967 a 1987, realizadas por
Ivo & Sousa (1988), obtiveram a produção máxima sustentável de 5.937 t/ano e
esforço ótimo de 2.074 x 103 anzóis-dia, utilizando o método de Fox (1970), o
qual é baseado na determinação do nível ótimo de esforço, que leva à captura
máxima que pode ser sustentada sem afetar a sustentabilidade do estoque.
1.3 Estudos de dinâmica populacional e de estoques pesqueiros de
lutjanídeos no litoral brasileiro
Algumas espécies da família Lutjanidae, como Lutjanus purpureus,
apresentam de forma geral aspectos de sua biologia, ecologia e estatística
pesqueira bastante estudadas (Ivo & Hanson, 1982; Salles, 1997; Souza, 2002)
em função de sua importância como recurso pesqueiro ao longo das décadas
desde a implementação desta família como fonte de exploração por meio da
pesca industrial (Rezende & Ferreira, 2000; Frédou et al, 2006).
Ivo & Hanson (1982) em estudos com L. purpureus formularam duas
hipóteses alternativas para definir os estoques desta espécie no Brasil, baseadas
em informações biológicas e dados estatísticos de pesca provenientes da região
Norte e Nordeste do País. A primeira hipótese relata a existência de apenas um
estoque da espécie na região Norte e Nordeste, formada por duas classes de
indivíduos que são originadas em diferentes épocas de reprodução, sendo que
cada fêmea migra da plataforma continental para realizar a desova duas vezes ao
ano nos meses de março a abril e em outubro nos bancos oceânicos do Nordeste.
No primeiro circuito migratório, considerando apenas um estoque, os
indivíduos na fase juvenil seriam recrutados para o estoque adulto na plataforma
continental no Norte, próximo à foz do Rio Amazonas, na área de criação. Quando
os indivíduos atingiam a fase final do desenvolvimento gonadal migrariam para os
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
19
bancos oceânicos no Nordeste, onde realizariam a desova e em seguida
retornariam a área de alimentação na plataforma continental do Norte e Nordeste.
Essa migração se realizaria duas vezes ao ano de março a abril e em outubro.
Na segunda hipótese, os autores definem dois estoques com base na época
de desova, entretanto cada estoque é resultante de um período de desova distinto,
com dois grupos de fêmea desovando uma vez a cada ano. Os indivíduos ao se
tornarem maduros na Plataforma Norte próximo a foz do Rio Amazonas, migrariam
para os bancos oceânicos no Nordeste, onde desovam, retornando em seguida
para a área de alimentação na plataforma continental do Norte e Nordeste, cada
estoque migrando uma vez por ano para desovar em diferentes bancos oceânicos.
Ambos os estoques retornariam para o mesmo local de desova a cada ano (Figura
1).
Figura 1. Hipóteses de estruturação dos estoques de L. purpureus de Ivo &
Hanson (1982) modificado de Souza (2002). Hipótese 1 - único estoque (A).
Hipótese 2 - estoques diferenciados (B).
Nóbrega et al. (2009), em estudo realizado verificando a dinâmica
populacional através da distribuição espacial e temporal de Ocyurus chrysurus, a
guaiúba, uma espécie de lutjanídeo muito distribuída ao logo do litoral brasileiro,
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
20
observaram que a espécie apresenta os maiores rendimentos em relação aos
índices médios de abundância no estado da Bahia, sendo que as profundidades
de 25 e 50 m foram as estimados com as maiores CPUEs médias para o recurso,
com tendência de diminuição em direção às menores latitudes da área de estudo,
desde o litoral de São Luiz (MA) até Salvador (BA).
Através de modelos não lineares, aplicados para abundância em relação
às distâncias da costa observou-se que O. chrysurus apresenta estrutura de
agregação diferenciada, segundo a extensão da plataforma continental ao longo
da região nordeste do Brasil, com declínio dos índices médios de abundância no
período de estudo, o que segundo os autores, pode estar sendo promovido pelo
alto esforço de captura direcionado a esse recurso.
Entretanto, Vasconcellos et al.(2008), em estudo no litoral do Brasil com a
mesma espécie, através do uso de marcadores moleculares de DNA mitocondrial,
não identificou estruturação populacional, indicando tratar-se de um único
estoque.
1.4 Considerações sobre a família Lutjanidae e as espécies Lutjanus
analis e Lutjanus jocu
A família Lutjanidae é composta por 17 gêneros e 103 espécies, a maioria
dos representantes compreendem peixes recifais marinhos, divididos em quatro
sub-famílias, Etelinae (cinco gêneros e 19 espécies), Apsilinae (quatro gêneros e
12 espécies), Paradicichthyinae (dois gêneros e 2 espécies) e a mais numerosa
Lutjaninae (seis gêneros e 72 espécies, 65 dentro do gênero Lutjanus) (Allen,
1985; Anderson, 2003).
Espécies da família Lutjanidae são encontradas principalmente no
ambiente recifal marinho tropical e subtropical, apesar de três espécies da fauna
do Indo-Pacífico ocorrerem em água doce, além de muitas espécies do gênero
Lutjanus, ocorrerem em ambientes estuarinos e em manguezais durante fase
juvenil de desenvolvimento.
A família encontra-se distribuída em quatro regiões geográficas, Leste do
Pacífico, Indo-Pacífico Oeste, Leste do Atlântico e Atlântico Ocidental. Muitas
espécies apresentam uma grande distribuição geográfica, principalmente as que
habitam a região Indo-pacífico, com poucas espécies isoladas a áreas muito
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
21
restrirtas, como por exemplo L. alexandrei (Moura & Lideman, 2007) espécie
endêmica do litoral brasileiro e anteriormente classificada erroneamente com L.
apodus ou L. griseus, assim como cinco espécies que habitam a costa Ocidental
da África que possuem uma distribuição restrita (Allen, 1985).
Os lutjanídeos possuem corpo alongado e comprimido, escamas ctenóides
e cabeça triangular, quando em vista lateral. A nadadeira dorsal é contínua ou
entalhada, contendo de nove a doze espinhos na porção anterior e nove a dezoito
raios moles na porção posterior. A nadadeira anal possui três espinhos e de sete
a onze raios moles, e a caudal é geralmente bifurcada, especialmente no gênero
Etelis. Possuem boca terminal e, entre esta e os olhos não se encontram
escamas (Cervigón, 1993; Nelson, 2006). Conhecidos no Brasil como Pargos ou
Vermelhos, são peixes demersais de médio a grande porte, chegando a medir
algumas espécies mais de um metro, encontrados a profundidades até a faixa dos
quatrocentos metros.
O padrão reprodutivo é gonocórico (Cervigón, 1993), após a diferenciação
sexual, o sexo permanece constante durante todo o ciclo de vida. Em média,
lutjanídeos atingem a maturidade reprodutiva com cerca de 40 a 51% do
comprimento máximo total, com machos atingindo a idade de maturação com
tamanhos ligeiramente menores que as fêmeas. Com base na abundância larval,
dois tipos de padrões reprodutivos sazonais são geralmente observados na
família, uma prolongada temporada de verão, e, ou um padrão mais ou menos
contínuo com picos de atividade na primavera e no outono (Allen, 1985).
As espécies geralmente formam agregações reprodutivas, com as fêmeas
desovando várias vezes durante esse período (Anderson, 2003). Os ovos
pelágicos são geralmente esféricos com diâmetros variando de 0,65 a 3.02 mm,
embora para a maioria das espécies meçam em torno de 0,85 mm, ficando
incubados por um período entre 17 e 27 horas de acordo com a espécie e
também temperatura da água. Larvas recém-nascidas são escassamente
pigmentadas, com grande saco vitelínico e capacidade muito limitada de natação.
As larvas de espécies da subfamília lutjanine, particularmente espécies do
gênero Lutjanus, são encontradas mais perto da costa, em águas sobre a
plataforma continental ou em áreas recifais, apresentando um padrão de
aparecimento na superfície da água em maior proporção no período noturno e
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
22
possuindo um período pelágico larval entre 17 e 47 dias e média de idade de 20
anos entre as espécies (Allen, 1985).
Com base em vários caracteres internos, incluindo musculatura da
mandíbula, morfologia do crânio, e características osteológicos relacionadas com
os esqueletos axial e caudal, Johnson (1980) postulou que a Etelinae é o grupo
mais primitivo da família com Apsilinae representando um intermediário entre
Lutjaninae e Paradicichthyinae, que são considerados os taxons mais derivados.
Paradicichthyinae seria o grupo irmão primitivo de Lutjaninae e da família
Caesionidae, estreitamente relacionada com lutjanídeos e muitas vezes
confundidos com estes, mas que exibem uma especialização única não
encontrado em Lutjanidae.
As relações filogenéticas da subfamília Lutjaninae e gênero Lutjanus dentro
da região do Atlântico Ocidental ainda não tinham sido bem estabelecidas devido
a problemas de morfologia e comportamento semelhente entre espécies (Sarver
et al., 1996) e por ocorrências de hibridização (Domeier & Clarke, 1992).
Baseados em características morfológicas, Rivas (1966) e Vergara (1980),
dividem o gênero em três grupos, Lutjanus griseus (L. griseus, L. apodus, L. jocu
e L. cyanopterus), Lutjanus synagris (L. synagris e L. mahagoni) e Lutjanus analis
(L. analis, L. campechanus, L. purpureus e L. vivanus), com uma divergência
entre os autores com relação a colocação do Lutjanus buccanella, entre o grupo
do L. analis e do L. synagris respectivamente.
Recentemente, foi lançada uma hipótese baseada em marcadores
moleculares para determinar a relação filogenética no grupo, indicando que as
espécies Atlânticas do gênero Lutjanus divergiram de linhagens do Indo-pacífico
(Figura 2), e que os oceanos onde os lutjanídeos são distribuídos, Atlântico
Ocidental,
Pacífico
Oriental
e
Indo-Pacífico,
não
representam
grupos
monofiléticos para as espécies distribuídas dentro deles, com padrão de
divergência evolutiva dentro do grupo que teria ocorrido tanto por eventos
vicariantes como por especiação ecológica (Gold et al., 2011).
As espécies desta família constituem uma das categorias de pescado mais
valiosas, por sua carne ser muito procurada, o que leva a uma considerável
comercialização de suas espécies, representando também um recurso importante
para comunidades ribeirinhas que praticam a pesca de subsistência (Rezende et
al., 2003). Dentre as espécies consideradas nobres dentro do grupo, podemos
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
23
citar: Lutjanus analis (Cuvier, 1828), e Lutjanus jocu (Bloch & Schneider, 1801),
como umas das espécies mais valorizadas desta família que são alvo da pesca
comercial no litoral brasileiro, principalmente na região nordeste do País.
0,05 substituições / sítio
Figura 2. Hipótese filogenética para Lutjanidae baseada em marcadores
moleculares nucleares e mitocondriais (modificado de Gold et al., 2011).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
24
Lutjanus analis, a cioba, é caracterizada por apresentar: coloração rósea
esverdeado; presença de linhas azuis abaixo do olho e mancha escura acima da
linha lateral abaixo da primeira dorsal; nadadeira caudal angulada levemente
furcada; nadadeira dorsal com 10 espinhos e 14 raios moles (raramente 11 e 15
respectivamente); nadadeira anal com 3 espinhos e 8 raios moles; nadadeiras
pélvicas, porção anterior da anal e caudal são avermelhadas (Lessa & Nóbrega,
2000) (Figura 3).
Figura 3. Exemplar de Lutjanus analis. Barra = 5cm.
Lutjanus analis, apresenta distribuição costeira ao longo da plataforma
continental, encontrada em fundos de areia, baías, estuários e principalmente em
recifes de corais, distribuindo-se desde Massachusets (EUA), até o sudeste do
Brasil, incluindo o Mar do Caribe e o Golfo do México (Allen, 1985) (Figura 4).
Capturada com linha de mão, espinhel de fundo, redes de emalhe de fundo
e armadilhas para peixe além da pesca de mergulho; representa grande
importância para a pesca artesanal. Podem atingir um tamanho máximo de 85 cm
e os exemplares mais comuns medem em torno de 50 cm de comprimento médio
zoológico (Lessa & Nóbrega, 2000).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
25
Figura 4. Mapa de distribuição geográfica de L. analis.
Lutjanus jocu, dentão, caracteriza-se por possuir coloração vemelhoalaranjado; dentes caninos evidentes, com um dos pares maior e visível mesmo
com a boca fechada; mancha branca triangular no rosto abaixo dos olhos; nos
jovens não está presente, uma linha lateral azul descontínua, do focinho até o
opérculo; as vezes apresenta barras verticais; nadadeira anal arredondada.
Nadadeira dorsal com 10 espinhos e 13 ou 14 raios moles; nadadeira anal com 3
espinhos e 8 raios moles, com comprimento máximo de 85 cm e médio 42 cm de
comprimento zoológico (Lessa & Nóbrega, 2000) (Figura 5).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
26
Figura 5. Exemplar de Lutjanus jocu. Barra = 5cm.
O dentão, é encontrado em águas costeira rasas, muito comum ao redor
de recifes e fundos de cascalhos e pedras, os indivíduos maiores habitam
profundidades de 30 a 35 metros, juvenis são encontrados em regiões de
manguezais, com distribuição geográfica desde o nordeste dos EUA até o
sudeste do Brasil, incluindo o Mar do Caribe e o Golfo do México e ilhas como
Atol das Rocas e Ascensão e Santa Helena (Allen, 1985) (Figura 6). Ao longo da
costa Nordeste brasileira, Lutjanus jocu pode ser encontrado em manguezais e
estuários, juvenis menores que sete centímetros, em regiões costeiras rasas,
ocupadas por indivíduos que variam de 10 a 30 cm e em recifes mais profundos,
indivíduos maiores que 40 cm (Freitas et al, 2011, Moura et al., 2011).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
27
Figura 6. Mapa de distribuição geográfica de L. jocu.
1.5 Emprego de marcadores mitocondriais em estudos de genética
populacional
A possibilidade de utilizar a informação contida no DNA em trabalhos
sobre a história evolutiva e as relações filogenéticas entre espécies e populações,
abriu uma nova perspectiva nos estudos, que vão desde a filogenia e
filogeografia dos mais variados táxons até a geração de subsídios para sua
conservação e manejo.
Entre os fragmentos de DNA mais usados, o DNA mitocondrial (DNAmt)
tem recebido atenção especial (Avise, 1994). É utilizado em análises evolutivas
por apresentar taxa de mutação cerca de 10 vezes maior do que a de genomas
nucleares (Meyer, 1993), pela facilidade de isolamento de seus genes e também
pela habilidade em reter a história de isolamentos passados. Isto fornece
informações genéticas que permitem inferir relações entre táxons próximos e a
história da população de uma espécie, através de estudos de fluxo gênico,
especiação, sistemática e estrutura de populações (Avise, 1994).
Uma questão bastante peculiar quando tratamos de estudos referentes à
preservação de espécies marinhas é o significado da palavra estoque, geralmente
utilizada para caracterizar o conjunto de organismos que está dentro do alcance
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
28
dos barcos de pesca sob a jurisdição de um órgão administrativo, representando
a população de uma determinada espécie em uma área geográfica definida que
pode incluir indivíduos de sub-populações diferentes (Begg & Waldmam, 1999).
O conceito de estoque é essencial para o manejo de espécies ameaçadas
e/ou muito exploradas comercialmente. A partir do entendimento da estruturação
dos estoques, podem ser designadas medidas apropriadas de manejo, sejam
conservacionistas ou exploratórias (Begg & Waldmam, 1999). Neste contexto, o
conhecimento da variação genética intra-específica é fundamental para a
utilização e conservação dos recursos genéticos naturais e da biodiversidade
(Tzeng et al., 2004; Zhang et al., 2006).
A variabilidade genética é o tópico central da conservação biológica. Áreas
fragmentadas onde existem pequenas populações estão propensas à endogamia
e deriva genética resultante da subdivisão. A endogamia pode atuar favorecendo
a expressão de determinados alelos deletérios recessivos, diminuindo num curto
espaço de tempo o valor adaptativo de populações, nas quais ocorre perda de
diversidade alélica (redução da heterozigosidade).
O declínio na variabilidade genética pode inibir no futuro a adaptação do
organismo às mudanças ambientais e consequentemente limitar seu potencial
evolucionário, a restrição do fluxo gênico pode levar essas populações a um
possível risco de extinção (Morin et al., 2010).
A terminologia aplicada para determinação de fluxo gênico, em modelos
populacionais, é confusa por apresentar muitos significados para os termos
migração e dispersão, que podem se referir às condições diversas quando
correlacionados ao fluxo gênico. Em geral, migração pode ser definida como
qualquer movimento, incluindo movimentos cíclicos que podem regularmente
retornar o organismo ao seu local de origem. Em contraste, o termo dispersão é
mais precisamente restrito para movimentos que aumentam a distância entre os
organismos ou gametas da fonte dispersora (Nigel, 1997).
Neste contexto, fluxo gênico é definido como movimento de genes em
populações e, portanto, inclui todos os movimentos de gametas a indivíduos que
efetivamente trocam genes na distribuição espacial (Nigel, 1997), ou em um termo
coletivo que inclui todos os mecanismos que resultam no movimento de alelos de
uma população para outra (Slatkin, 1985), desta forma, a taxa de fluxo gênico
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
29
influencia o tamanho efetivo da população, contrapondo-se aos efeitos da deriva
genética.
Os dados produzidos com utilização de marcadores moleculares podem
ser usados em diferentes aplicações, como por exemplo, para estimar níveis de
heterozigosidade e relacioná-los com parâmetros importantes na sobrevivência de
espécies; analisar estruturas populacionais, estimando a distribuição espacial e
temporal
de
populações
em
relação
ao
fluxo
gênico,
permitindo
o
desenvolvimento de políticas conservacionistas adequadas para parques e
reservas; em estudos de sistemática molecular, permitindo examinar a
biodiversidade e os níveis de endemismo e cosmopolitismo de espécies, entre
outras aplicações (Duarte et al., 1999; Solé-Cava, 2001).
Portanto, podem ser vistos como ferramentas fundamentais e promissoras
no estudo de dinâmica populacional de espécies comercialmente exploradas,
como no caso de sobrepescas e espécies ameaçadas de extinção para favorecer
a estruturação de planos de manejo adequados a exploração sustentável ou ao
defeso desses organismos.
Em peixes, o genoma mitocondrial (Figura 7) tem comprimento variando
de 15,2 a 19,8 kb (Billington & Hebert, 1991) e contém informações específicas
de 2 genes de RNA ribossômico (12S e 16S), 22 de RNA transportador, 13 genes
codificadores de proteínas e uma região chamada região controle, D-loop, (Avise
et al., 1986; Meyer, 1993; Avise, 1994).
Várias regiões do genoma mitocondrial vêm sendo estudadas em peixes
como marcadores, sendo utilizadas de forma eficaz para tratar diferentes níveis
de questões taxonômicas (Stepien & Kocher, 1997). Diferentes estudos
realizados no País e em outras regiões têm demonstrado a eficiência de
diferentes marcadores moleculares, tais como, rRNA 16S, que se mostrou um
excelente marcador molecular espécie específico em peixes (Santos et al., 2003;
Vinson et al., 2004; Fraga, 2005), já a região do Citocromo b e região controle (Dloop) têm sido utilizadas em estudos populacionais (Santos et al., 2003;
Rodrigues, 2004; Gomes, 2005; Rodrigues-Filho, 2005; Santos et al., 2006;
Santa-Brígida, 2007).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
30
Figura 7. Esquema do genoma mitocondrial com região D-loop em
destaque. Modificado de Shadel & Clayton (1997).
Dentre as diferentes regiões do genoma mitocondrial, uma região que vêm
sendo amplamente utilizada em estudos de genética populacional é a região
controle, também chamada de alça-D ou D-loop (Displacement loop structure),
não é codificadora de proteínas. Como o nome sugere, controla a replicação do
DNA mitocondrial. Nela estão contidos os sítios de iniciação de replicação da fita
pesada e os promotores de transcrição das fitas leve e pesada (Brown et al.,
1986). Esta região está localizada entre os genes RNA transportador da prolina e
o RNA transportador da fenilalanina (Hoelzel et al., 1991; Donaldson & Wilson,
1999).
A região controle apresenta taxa de mutação mais elevada do que as
outras regiões mitocondriais (Vigilant et al., 1991; Meyer, 1993), mesmo dentro da
alça-D existem regiões que são mais variáveis (Rocha-Olivares et al., 1999;
Samonte et al., 2000; Garber et al, 2004; 2005). A taxa evolutiva da região
controle é duas a cinco vezes mais rápida que o restante do genoma mitocondrial
(Meyer, 1993).
Em estudos populacionais, a região controle tem sido uma das mais
utilizadas, uma vez que sua alta variabilidade nucleotídica tem se mostrado útil
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
31
para a análise de relações entre táxons que divergiram recentemente (Stepien &
Kocher, 1997).
Vários trabalhos com peixes utilizaram esta região do genoma mitocondrial
em estudos populacionais com diferentes taxas evolutivas para a região, algumas
delas podem ser consideradas um tanto conservadoras, visto a rápida taxa de
mutação desta região. Koskinen et al. (2002) utilizou uma taxa de mutação de 0,5
e 2% por milhões de anos para Salmonidae. Donaldson & Wilson (1999)
calibraram uma taxa de divergência para região controle de 3,6% por milhões de
anos para Percoidei. Uma taxa de 6,5-8,8% por milhões de anos foi usada para
ciclídeos (Sturmbauer et al., 2001) e 10% por milhões de anos para Sparidae
(Bargelloni et al., 2003).
Portanto, a alta taxa de mutação da região controle tem se mostrado útil
em estudos de estrutura genética e filogeografia de peixes. A estrutura genética
de Mugil cephalus do Golfo do México, Atlântico e Pacífico foi avaliada usando a
região controle mitocondrial. As análises revelaram ausência de estruturação
genética e filogeográfica entre as amostras do Golfo e Atlântico, indicando a
existência de uma população panmítica, com alto nível de fluxo gênico entre
essas populações. Por outro lado, uma alta divergência genética foi verificada
entre as amostras do Atlântico e Pacífico (Rocha-Olivares et al., 2000).
A variabilidade genética e a estrutura populacional de Scomber scombrus
e S. japonicus ao longo do Mar mediterrâneo e Leste do Oceano Atlântico foram
investigadas por Zardoya et al. (2004). Os resultados obtidos através da região Dloop mostraram que as populações de S. japonicus formam uma grande
população panmítica ao longo da área estudada, enquanto, as populações de S.
scombrus do Leste do Atlântico encontram-se separadas das populações do
oeste do Mar Mediterrâneo.
A estrutura populacional e a história demográfica de Pleuragramma
antarcticum foi investigada por Zane et al. (2006) utilizando D-loop do DNA
mitocondrial. As análises demográficas indicaram que todas as populações
apresentaram desvios de neutralidade, sugerindo um passado de expansão
demográfica, que foi apoiado por uma filogenia em forma de estrela e pelo padrão
unimodal da distribuição das diferenças par a par dos haplótipos. As análises de
variância molecular (AMOVA) indicaram uma fraca estrutura populacional para
esta espécie.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
32
Lu et al. (2006) utilizaram sequencias completa da região controle do DNA
mitocondrial para investigar a estrutura genética de Xiphias gladius coletadas no
oceano Índico (sete populações) e Pacífico (duas populações). As análises de
AMOVA e Fst detectaram subdivisão populacional, indicando que as amostras
coletadas ao norte de Madagascar e na Baia de Bengal (oceano Índico) formaram
dois grupos distintos quando comparados com as outras populações do oceano
Índico e Pacífico. Os autores sugerem que a estrutura dos estoques de X. gladius
no Indo-Pacífico pode ser sumarizada nos seguintes grupos: uma área ao norte
de Madagascar, na Baia de Bengal e outra compreendendo o restante do oceano
Índico e Pacífico.
Garber et al. (2004) analisaram a estrutura genética populacional de
Lutjanus campechanus do Golfo do México e costa atlântica da Flórida, usando
cerca de 300 pares de base da região controle mitocondrial. Os autores
verificaram que essas populações não apresentam padrões de estruturação
genética, sendo consistente com a hipótese que L. campechanus é constituído
por uma única população panmítica ao longo da área amostrada.
Estudos populacionais, principalmente genéticos, envolvendo a dinâmica e
distribuição de estoques das espécies L. analis e L. jocu no litoral brasileiro, são
inexistentes, por consequência, não sabe-se até presente data qual dos modelos
populacionais anteriormente citados para L. purpureus e O. chrysurus, poderia ser
aplicado a estas espécies, com algumas informações advindas para L. analis do
Atlântico Norte (Shulzitski et al., 2009, Carson et al., 2011), apresenta-se por tanto
de fundamental importância estudos populacionais para estas duas espécies
objetivando-se indicar se L. analis e L. jocu, apresentaria algum tipo de
estruturação populacional ao longo do litoral do Brasil.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
33
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
De acordo com o exposto, tem-se como objetivo geral: Avaliar a
variabilidade genética de Lutjanus analis e Lutjanus jocu usando a região controle
do DNA mitocondrial.
2.2 Objetivos específicos
I. Determinar os padrões de estruturação populacional, através da
diversidade genética intra e interpopulacional nas espécies analisadas
de lutjanídeos, ao longo da costa brasileira;
II. Identificar possível depreciação na variabilidade genética das espécies
analisadas.
III. Estimar o número efetivo populacional de fêmeas para as espécies nas
diferentes localidades de coleta.
IV. Determinar os possíveis padrões de história demográfica para as
espécies analisadas neste trabalho.
V. Determinar possíveis divergências de estoques pesqueiros nas áreas
analisadas para as espécies em estudo.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
34
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Allen GR (1985) Snappers of the world. An annotated and illustrated catalogue of
lutjanid species known to date. FAO Species Catalogue FAO Fisheries
Synopsis. 125 (6):1–208.
Anderson WD Jr (2003) in: K.E. Carpenter (Ed.) United Nations FAO Species
Identification Guide for Fisheries Purposes, The living marine resources of the
Western Central Atlantic. Volume 2. Bony fishes part 1 (Acipenseridae to
Grammatidae. FAO Species Identification Guide for Fishery Purposes and
American Society of Ichthyologists and Herpetologists Special Publication Nº5
Roma, FAO 1375-2127.
Avise JC (1994) Molecular markers, natural history and evolution. Chapman and Hall,
Ins. USA 511p.
Avise JC, Helfman GS, Saunders NC and Stanton LH (1986) Mitochondrial DNA
differentiation in north atlantic eels: Population genetic consequences of an
unusual life history pattern. Proceedings of the National Academy of Sciences
83: 4350-4354.
Bargelloni L, Alarcon JA, Alvarez MC, Penzo E, Magoulas A, Reis C and Patarnello T
(2003) Discord in the family Sparidae (Teleostei): divergent phylogeographical
patterns across the Atlantic–Mediterranean divide. Journal of Evolution and
Biology 16: 1149-1158.
Begg GA and Waldman JR (1999) An holistic approach to fish stock identification.
Fisheries Research (43) 35-44.
Benetti DD, Matera JA, Stevens OM, Alarcón JF, Feeley MW, Rotman FJ,
Minemoto Y, Banner-Stevens G, Fanke J, Zimmerman S, Eldridge L (2002)
Growth, survival, and feed conversion rates of hatchery-reared mutton
snapper Lutjanus analis cultured in floating net cages. Journal of the World
Aquaculture Society (33):349-357.
Billington N and Hebert PDN (1991) Mitochondrial DNA diversity in fishes and its
implications for introductions. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic 48:8094.
Botero JA, Ospina FJ (2003) Crecimiento de juveniles de pargo palmero Lutjanus
analis (Cüvier) en jaulas flotantes en Islas del Rosario, Caribe colombiano.
Boletín de Investigaciones Marinas y Costeras 31:205-217.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
35
Brown WN, Gadaleta G, Pepe G, Saccone C and Sbiza E (1986) Structural
conservation and variation in the D-loop containing region of vertebrate
mitochondrial DNA. Journal Molecular Biology192: 503-511.
Burton ML (2002) Age, growth and mortality of mutton snapper, Lutjanus analis, from
the east coast of Florida, with a brief discussion of management implications.
Fisheries Research 59:31-41.
Carson EW, Saillant E, Renshaw MA, Cummings NJ, Gold JR (2011) Population
structure, long-term connectivity, and effective size of mutton snapper (Lutjanus
analis) in the Caribbean Sea and Florida Keys. Fishery Bulletin 109 (4):416-428.
Casey JM and Myers RA (1998) Near extinction of a large, widely distributed fish.
Science 281:690-692.
Cervigón F (1993) Los peces marinos de Venezuela. V. II. 2ª ed. Fundación Científica
Los Roques, Caracas, Venezuela 498p.
Chow S, Clarke ME, Walsh PJ (1993) PCR-RFLP analysis on thirteen western
Atlantic snappers (subfamily Lutjaninae): a simple method for species and
stock identification. Fishery Bulletin (91):619–627.
Clucas I (1997) A study of the options for utilization of bycatch and discards from
marine capture fisheries. FAO Fisheries Circular Rome FAO n°928 59p.
Coelho RR (1974) Efeitos da pesca sobre o pargo, Lutjanus purpureus Poey, na costa
do nordeste brasileiro. Boletim de Recursos Naturais 12: 47-67.
Domeier ML, Clarke ME (1992) A laboratory produced hybrid between Lutjanus
synagris and Ocyurus chrysurus and a probable hybrid between L. griseus and
O. chrysurus (Perciformes, Lutjanidae). Bulletin of Marine Science 50:501–507.
Donaldson KA and Wilson RR (1999) Amphi-Panamic geminates of snook (Percoidei:
Centropomidae) provide a calibration of the divergence rate in the mitochondrial
DNA control region of fishes. Molecular Phylogenetic and Evolution 13: 208-213.
Duarte MC, Santos JB, Melo LC (1999) Comparison of similarity coefficients based on
RAPD markers in the common bean. Genetics and Molecular Biology. (22) 427432.
Dulvy NK, Ellis JR, Goodwin NB, Grant A, Reynolds JD and Jennings S (2004)
Methods of assessing extinction risk in marine fishes. Fish and Fisheries 5:255276.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
36
Excoffier L and Lischer HEL (2010) Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to
perform population genetics analyses under Linux and Windows. Molecular
Ecology Resources 10:564-567.
Excoffier L, Smouse PE, Quattro JM (1992) Analysis of molecular variance inferred
from metric distances among DNA haplotypes: application to human
mitochondrial DNA restriction data. Genetics. 131: 479–491.
FAO (1996) Year Book: fisheries statistics: catches and landings 78p.
FAO (2010) The State of World Fisheries and Aquaculture 2010. Rome 197p.
Fonteles-Filho AA (1969) Estudo Preliminar Sobre a Pesca do Pargo, Lutjanus
purpureus Poey, no Nordeste Brasileiro. Arquivos de Ciências do Mar 9(1):8388.
Fonteles-Filho AA (1972) Importância do pargo, Lutjanus purpureus Poey, como
recurso pesqueiro do Nordeste brasileiro. Equipesca Jornal 43:8-16.
Fox JR WW (1970) An exponential surplus-yield model for optimizing exploited fish
populations. Trans. Amer. Fish. Soc., Lawrence 99(1) 80-88.
Fraga EC (2005) Filogenia molecular de mugilideos e análise populacional em Mugil
(M. cephalus, M. liza e M. platanus). Tese de Doutorado. UFPA. Belém. 110p.
Fredou T, Ferreira BP, Letourneur Y (2006) A univariate and multivariate study of reef
fisheries off northeastern Brazil. Journal of Marine Science 63:883–896.
Freitas LEL, Nunes AJP, do Carmo Sá MV (2011) Growth and feeding responses of
the mutton snapper, Lutjanus analis (Cuvier 1828), fed on diets with soy
protein concentrate in replacement of Anchovy fish meal. Aquaculture
Research 42 (6):866-877.
Freitas MO, Moura RL, Francini-Filho RB, Minte-Vera CV (2011) Spawning patterns of
commercially important reef fish (Lutjanidae and Serranidae) in the tropical
western South Atlantic. Scientia Marina 75 (1):135-146.
Fu YX (1997) Statistical tests of neutrality of mutations against population growth,
hitchhiking and background selection. Genetics 147: 915-925.
Garber AF, Tringali MD and Franks JS (2005) Population genetic and phylogeographic
structure of wahoo, Acanthocybium solandri, from the western central Atlantic
and central Pacific Oceans. Marine Biology 147:205-214.
Garber AF, Tringali MD and Stuck KC (2004) Population Structure and variation in Red
Snapper (Lutjanus campechanus) from the Gulf of Mexico and Atlantic Coast of
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
37
Florida as Determined from Mitochondrial DNA Control Region Sequence.
Marine Biotechnology 6:175-185.
Gold JR, Voelker G, Renshaw MA (2011) Phylogenetic relationships of tropical western
Atlantic snappers in subfamily Lutjaninae (Lutjanidae: Perciformes) inferred from
mitochondrial DNA sequences. Biological Journal of the Linnean Society
102:915-929.
Gomes G, Schneider H, Vallinoto M, Santos S, Orti G, Sampaio I (2008) Can Lutjanus
purpureus (South red snapper) be " legally" considered a Red Snaper (Lutjanus
campeghanus). Genetics and Molecular Biology 31 (1):372-376.
Gomes GFE (2005) Filogenia Molecular de Espécies da Família Lutjanidae da Costa
Norte Brasileira e Estrutura Genética de Populações de Pargos Vermelhos do
Atlântico Ocidental. Dissertação de Mestrado de Ecologia de Ecossistemas
Costeiros e Estuarinos. UFPA. Bragança. 99p.
Hall TA (1999) BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and
analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series 41:
95-98.
Hoelzel AR, Hancock JM and Dover GA (1991) Evolution of the cetacean mitochondrial
D-Loop region. Molecular Biology and Evolution 8(3): 475-493.
Ivo CTC and Hanson AJ (1982) Aspectos da Biologia e Dinâmica Populacional do
Pargo, Lutjanus purpureus Poey, no Norte e Nordeste do Brasil. Arquivo de
Ciências do Mar 22 (2):1-41.
Ivo CTC and Souza MJB (1988) Sinopse de informações sobre o pargo, Lutjanus
purpureus Poey (Pisces: Lutjanidae), no norte e nordeste do Brasil. Arquivo de
Ciências do Mar 27: 57-67.
Johnson AG (1980) The limits and relationships of the Lutjanidae and associated
families. Bulletin Scripps of institute oceanographic 24:114.
Koskinen MT, Knizhin I, Primmer CR, Schlotterer C and Weiss S (2002) Mitochondrial
and nuclear DNA phylogeography of Thymallus spp. (grayling) provides
evidence of ice-age mediated environmental perturbations in the world’s oldest
body of fresh water, Lake Baikal. Molecular Ecology 11: 2599-2611.
Lessa R and Nóbrega MF (2000) Guia de Identificação de Peixes Marinhos da Região
Nordeste In: Relatório Programa REVIZEE / SCORE-NE, 138p.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
38
Liu ZJ, Cordes JF (2004) DNA marker technologies and their applications in
aquaculture genetics. Aquaculture 238 (4):1-37.
Lu CP, Chen CA, Hui CF, Tzeng TD and Yeh SY (2006) Population genetic structure of
the swordfish, Xiphias gladius (Linnaeus, 1758), in the Indian Ocean and West
Pacific inferred from the complete DNA sequence of the mitochondrial control
region. Zoologyc Studs 45(2):269-279.
Marrul-Filho S (2001) Crise e Sustentabilidade no uso dos recursos pesqueiros.
Dissertação de mestrado, Universidade do Brasil, Brasília. 70p.
Martinez-Andrade F (2003) A comparison of life histories and ecological aspects
among snappers (Pisces: Lutjanidae) Thesis degree of Doctor of Philosophy
Graduate Faculty of the Louisiana State university and Agricultural and
Mechanical College EUA 201p.
Meyer A (1993) Evolution of mitochondrial DNA in fishes. Biochemistry and Molecular
Biology of Fishes 2: 1-38.
Morato T, Watson R. Pitcher TJ, Pauly D (2006) Fishing down the deep. Fish and
Fisheries 7:24–34.
Morin PA, Martien KK, Archer FI, Cipriano F, Steel D, Jackson J, Taylor BL (2010)
Applied conservation genetics and the need for quality control and reporting of
genetic data used in fisheries and wildlife management. Journal of Heredity
101(1):1-10
Moura RL, Francini-Filho RB, Chaves EM, Minte-Vera CV, Lindeman KC (2011) Use of
riverine through reef habitat systems by dog snapper (Lutjanus jocu) in eastern
Brazil. Estuarine, Coastal and Shelf Science 95 (1):274-278.
Moura RL, Lindeman KC (2007) A new species of snapper (Perciformes: Lutjanidae)
from Brazil, with comments on the distribution of Lutjanus griseus and L. apodus.
Zootaxa 1422:31-43.
Naylor RL, Goldburg RJ, Primavera JH, Kautsky N, Beveridge MCM, Clay J, Folke
C, Lubchenco J, Mooney H, Troell M (2000) Effect of aquaculture on world
fish supplies. Nature 405 (29):1017-1024.
Nei M (1987) Molecular Evolutionary Genetics. Columbia Univ. Press, New York, NY,
USA. 512p.
Nelson JS (2006) Fishes of the world. 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., New York 601p.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
39
Nigel JE (1997) A comparison of alternative strategies for estimating gene flow from
genetic markers. Annual Review Ecology Systematic. 28:105-128.
Nóbrega MF, Kinas PG, Fernandis E and Lessa RP (2009) Distribuição espacial e
temporal da guaiúba Ocyurus chrysurus (Bloch, 1791) (Teleostei, Lutjanidae)
capturada pela frota pesqueira artesanal na região nordeste do Brasil.
PANAMJAS 4(1):17-34.
Norse EA, Brooke S, Cheung WWL, Clark MR, Ekeland I, Froese R, Gjerde KM,
Haedrich RL, Heppell SS, Morato T, Morgan LE, Pauly D, Sumaila R, Watson R
(2012) Sustainability of deep-sea fisheries. Marine Policy 36 (2):307-320.
Paes ET (2002) Nécton Marinho. In: Pereira RC and Soares-Gomes (org) Biologia
Marinha. 1nd ed. Interciência, Rio de Janeiro, pp159-193.
Paiva MP (1997) Recursos Pesqueiros Estuarinos e Marinhos do Brasil. Fortaleza,
EUFC, 278p.
Pauly D, Christensen V, Guénette S, Pitcher TJ, Sumalia UR, Walters CJ, Watson R
and Zeller D (2002) Towards sustainability in world fisheries. Nature 418: 689695.
Posada D (2008) jModelTest: phylogenetic model averaging. Molecular Biology and
Evolution 25:1253-1256.
Rezende SM, Ferreira BP (2000) Informe sobre a pesca do pargo e espécies afins no
Estado de Pernambuco. Relatório da Reunião Técnica sobre o estado da Arte
da Pesca de Pargo no Norte e Nordeste do Brasil. GPE do Pargo IBAMA.
Rezende SM, Ferreira BP, Fredou T (2003) A pesca de lutjanídeos no nordeste do
Brasil. Boletim Técnico Científico do CEPENE (11):16p.
Rivas LR (1966) Review of the Lutjanus campechanus complex of red snappers.
Florida Academy of Science 29:117–136.
Rocha-Olivares A, Garber NM and Stuck KC (2000) High genetic diversity, large interoceanic divergence and historical demography of the striped mullet. Journal Fish
Biology 57:1134-1149.
Rocha-Olivares A, Rosenblatt RH and Vetter RD (1999) Molecular Evolution,
Systematics and Zoogeography of the rockfish subgenus Sebastomus
(Sebastes, Scorpaenidae) based on mitochondrial cytochrome b and control
region sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution 11:441-458.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
40
Rodrigues RMS (2004) Análise da Variabilidade genética da pescada amarela
(Cynoscion acoupa – Sciaenidae) da costa paraense baseada no
sequenciamento da região controle (Alça-D) do DNA mitocondrial. Monografia
apresenta ao curso de Graduação em Ciências Biológicas. UFPA. Bragança.
Rodrigues-Filho LFS (2005) Tainhas e Caícas da Costa Norte do Brasil. Influência da
descarga de água doce do rio Amazonas sobre a distribuição de espécies
marinhas com reprodução nos estuários. Monografia apresenta ao curso de
Graduação em Ciências Biológicas. UFPA. Bragança.
Rogers AR (1995) Genetic evidence for a Pleistocene population expansion. Evolution
49:608-615.
Rogers AR, Harpending H (1992) Population growth makes waves in the distribution of
pairwise genetic differences. Molecular Biology and Evolution 9:552-569.
Sadovy Y (2000) The threat of fishing to highly fecund fishes. Journal Fish Biology
59:90-108.
Salles R (1997) Identificação dos Estoques do Pargo, Lutjanus purpureus Poey, nas
Regiões Nordeste e Norte do Brasil, entre 43ºW e 49ºW. Dissertação de
Mestrado. Fortaleza, Universidade Federal do Ceará, 89p.
Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T (1989) Molecular cloning: a laboratory manual.
2nd ed. Could Spring Harbor Laboratory Press, New York 956p.
Samonte IE, Pagulayan RC and Mayer WE (2000) Molecular phylogeny of philippine
freshwater sardines based on mitochondrial DNA analysis. Journal Heredit
91(3): 247-253.
Sanches EG, Cerqueira VR (2011) Preservation of refrigerated sperm of the mutton
snapper with diluents and modified atmosphere. Pesquisa Agropecuária
Brasileira 46 (12):1673-1680.
Santa-Brígida EL (2007) Variabilidade genética dos peixes serra (Scomberomorus
brasiliensis) e cavala (Scomberomorus cavalla) (Scombridae, Perciformes) da
costa brasileira usando a alça-D do genoma mitocondrial. Dissertação De
Mestrado de Ecologia de Ecossistemas Costeiros e Estuarinos. UFPA
Bragança. 91p.
Santos S, Hrbek T, Farias IP, Schneider H and Sampaio I (2006) Population genetic
structuring of the king weakfish, Macrodon ancylodon (Sciaenidae), in Atlantic
coastal waters of South America: deep genetic divergence without morphological
change. Molecular Ecology 15:4361-4373.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
41
Santos S, Schneider H, Sampaio I (2003) Genetic differentiation of Macrodon
ancylodon (Scianidae, Perciformes) populations in Atlantic coastal waters of
South America as revealed by mtDNA analysis. Genetic and Molecular Biology
26:151-161.
Sarver SK, Freshwater DW, Walsh PJ (1996) Phylogenetic relationships of Western
Atlantic snappers (Family Lutjanidae) based on mitochondrial DNA sequences.
Copeia 715–721.
Schaefer MB (1954) Some Aspects of the Dynamics of Populations Important to the
Management of the Commercial Marine Fisheries. Inter-American Tropical Tuna
Community Bulletin 1(2):27 – 56.
Schneider S, Excoffier L (1999) Estimation of past demographic parameters from the
distribution of pairwise differences when the mutation rates vary among sites:
Application to human mitochondrial DNA. Genetics 152:1079-1089.
Shadel GS, Clayton DA (1997) Mitochondrial DNA maintenance in vertebrates. Annual
Review Biochemical (66):409 - 435.
Shulzitski K, McCartney MA, Burton ML (2009) Population connectivity among Dry
Tortugas, Florida, and Caribbean populations of mutton snapper (Lutjanus
analis), inferred from multiple microsatellite loci. Fishery Bulletin 107:501–509.
Slatkin M (1985) Rare alleles as indicators of gene flow. Evolution. 39:53-65.
Solé-Cava AM. Biodiversidade molecular e genética da conservação. in: Matiole SR
(2001) Biologia Molecular e Evolução. Ribeirão Preto: Holos p. 172-192.
Souza RFC (2002) Dinâmica populacional do pargo, Lutajnus purpureus Poey, 1875
(Pisces: Lutjanidae) na plataforma norte do Brasil, Belém. Dissertação de
Mestrado. Belém, Universidade Federal do Pará, 92p.
Stepien CA and Kocher TD (1997) Molecules and morphology in studies of fish
evolution. In Koocher TD and Stepien C (eds) Molecular systematics of fishes.
Academic Press. USA , pp 1-11.
Sturmbauer C, Baric S, Salzburger W, Ruber L and Verheyen E (2001) Lake level
fluctuations synchronize genetic divergences of cichlid fishes in African lakes.
Molecular Biology and Evolution 18(2):144-154.
Tajima F (1989) Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA
polymorphism. Genetics 123:585-595.
Thompson JD, Higgins DG and Gibson TJ (1994) Clustal W: improving the sensitivity
of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting,
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
42
position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucl Acid Res 22:
4673-4680.
Toledo-Filho SA, Almeida-Toledo LF, Foresti F, Galhardo E, Donola E (1992)
Conservação genética de peixes em projetos de repovoamento de
reservatórios - Cadernos de Ictiogenética I. São Paulo USP 39p.
Toledo-Filho SA, Foresti F, Almeida-Toledo LF (1996) Biotecnologia genética
aplicada à piscicultura - Cadernos de Ictiogenética III. São Paulo USP 21p.
Tzeng TD, Yeh SY, Hui CF (2004) Population genetic structure of the kuruma prawn
(Penaeus japonicus) in East Asia inferred from mitochondrial DNA sequences.
ICES Journal of Marine Science 61:913-920.
Vasconcellos AV, Vianna P, Paiva PC, Schama R, Solé-Cava A, (2008) Genetic and
morphometric differences between yellowtail snapper (Ocyurus chrysurus,
Lutjanidae) populations of the tropical West Atlantic. Genetics and Molecular
Biology 31 (1):308-316
Vergara RR (1980) Consideraciones filogeneticas sobre las especies Cubanas
Genero Lutjanus (Lutjanidae, Perciformes, Teleostei). Informe CientìficoTéchnico 113: 1–39.
Vigilant L, Stoneking H, Harpending K, Hawkes K and Wilson AC (1991) African
populations and the evolution of human mitochondrial DNA. Science 253: 15031507.
Vinson C, Gomes G, Schneider H and Sampaio I (2004) Sciaenidae Fishes of the
Caeté River estuary, Northern Brazil: Mitochondrial DNA suggests explosive
radiation for the Western Atlantic assemblage. Genetic and Molecular Biology
27(2):174-180.
Watanabe WP, Ellis EP, Ellis SC, Chaves J, Manfredi C (1998) Artificial Propagation of
Mutton Snapper Lutjanus analis, A New Candidate Marine Fish Species for
Aquaculture. Journal of the world aquaculture society 29(2):176-186.
Watson R, Pauly D (2001)
Nature 6:414-534.
Systematic distortions in world fisheries catch trends.
Watterson GA (1975) On the number of segregating sites in genetical models without
recombination. Theoretical Population Biology 7(2): 256–276.
Ximenes MOC, Fonteles-Filho AA (1988) Estudo da idade e crescimento do pargo
Lutjanus purpureus Poey (Pisces:Lutjanidae) no Norte e Nordeste do Brasil.
Arquivo de Ciências do Mar 27: 69-81.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
43
Zane L, Marcato S, Bargelloni L, Bortolotto E, Papetti C, Simonato M, Varotto V and
Patarnello T (2006) Demographic history and population structure of the
Antarctic silverfish Pleuragramma antarcticum. Molecular Ecology 15:44994511.
Zardoya R, Castilho R, Grande C, Favre-Krey L, Caetano S, Marcato S, Krey G and
Patarnello T (2004) Differential population structuring of two closely related fish
species, the mackerel (Scomber scombrus) and the chub mackerel (Scomber
japonicus), in the Mediterranean Sea. Molecular Ecology 13:1785-1798.
Zhang J, Cai Z and Huang L (2006) Population genetic structure of crimson snapper
Lutjanus erythopterus in East Asia, revealed by analysis of the mitochondrial
control region. Journal of Marine Science (63) 693-704.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
44
Capítulo I
Diversidade genética em Lutjanus analis (Cuvier, 1828) e
evidências de panmixia ao longo do litoral brasileiro revelado por
análises de DNA mitocondrial
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
45
Diversidade genética em Lutjanus analis (Cuvier, 1828) e evidências de
panmixia ao longo do litoral brasileiro revelado por análises de DNA
mitocondrial
Eurico Azevedo Dias Júnior*; Allyson Santos de Souza; Marcelo Nazareno Vallinoto de Souza e
Wagner Franco Molina
Departamento de Biologia Celular e Genética, Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio
Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.
* Autor correspondente
Eurico Azevedo Dias Júnior
Departamento de Biologia Celular e Genética, Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio
Grande do Norte, Campus Universitário, s/n, Lagoa Nova, CEP 59078-970, Natal-RN, Brasil
E-mail: [email protected]
** Este trabalho nunca foi publicado parcial ou integralmente.
Resumo
Lutjanus analis (mutton snapper) com extensa distribuição geográfica no Atlântico
têm sido historicamente sobrexplorada ao longo da costa brasileira mesmo na
ausência de informações sobre o status de divergência genética de suas
populações. Análises das sequências hipervariáveis HVR 1 do DNA mitocondrial
de 81 indivíduos de extensa área do litoral brasileiro revelaram valores de
diversidade haplotípica (h) entre 0,985 - 1,0 e nucleotídica (π) entre 0,029-0,033,
sugerindo alta variabilidade genética para a espécie. Os testes de Tajima`s D e
Fu`s Fs negativos, indicam um processo de expansão populacional que foi
calculado com dados de coalescência entre 13.000- 61.000 anos antes do
presente, cujos padrões histórico-demográficos demonstram terem sofrido efeitos
dos eventos ocorridos no Pleistoceno. Já os valores de Fst, foram iguais a zero,
com um valor final para o conjunto de dados igual a - 0,0049 (p = 0,545) indicando
que L. analis, nesta região do Atlântico, pode ser considerada como uma única
população panmítica com alta diversidade genética e com altos valores de
número efetivo populacional Nef igual 58.200.
Palavras-chave: Lutjanidae, filogeografia, cioba, região HVR 1, panmixia.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
46
Abstract
Lutjanus analis (mutton snapper) with extensive geographic distribution in the
Atlantic have historically been overexploited along the Brazilian coast in the
absence of information about the status of genetic diversity of their populations.
Analysis of the hypervariable HVR 1 sequences of the mitochondrial DNA of 81
individuals from a large area of the Brazilian coast, showed values of haplotype
diversity (h) from 0.985 to 1.0, and nucleotide (π) between 0.029 to 0.033,
suggesting high genetic variability for the species. The tests of Tajima `s D and
Fu` s Fs negative, indicating a process of population expansion that was
calculated with data of coalescence between 13,000 to 61,000 years before
present, whose historical and demographic patterns have been demonstrated
effects of events in the Pleistocene . The values of Fst were equal to zero, with a
final value for the data set equal to - .0049 (p = 0.545) indicating that L. analysts,
this region of the Atlantic, can be considered as a single panmitic population with
high genetic diversity and high values of effective population number equal to
58,200 Nef.
Keywords: Lutjanidae, phylogeography, mutton snapper, HVR1, panmixia.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
47
1. Introdução
Dados genéticos são críticos no desenvolvimento de estratégias para a
delimitação de populações e conservação de espécies marinhas. A identificação
de fronteiras geográficas ou caracteres diagnósticos para subunidades genéticas
distintas desempenham um papel cada vez mais importante na definição de
espécies ameaçadas e unidades de conservação. Estas informações têm impacto
direto sob políticas de conservação e manejo (Morin et al., 2010).
Um pré-requisito essencial para a gestão sustentável da pesca é a
adequação entre os processos biológicos e as medidas de gestão, neste sentido,
as populações são as unidades biológicas centrais do processo. Apesar disto
padrões de distribuição espacial da diversidade genética ainda são raros para a
maioria das espécies comercialmente exploradas (Reiss et al., 2009).
A família Lutjanidae no Atlântico Ocidental, assim como em toda sua área de
distribuição geográfica, constitui um importante recurso pesqueiro (Allen, 1985;
Watanabe et al., 1998; Burton, 2002; Graham, 2008). No litoral do Brasil 12
espécies do gênero Lutjanus vêm sendo intensamente exploradas pela pesca
(Rezende et al., 2003).
Entre estas, Lutjanus analis (Cuvier, 1828), espécie distribuída em águas
temperadas e tropicais desde à
Florida até o Sudeste do Brasil, representando
um recurso importante para comunidades costeiras devido ao grande valor
comercial (Rezende et al., 2003). Apesar disto dados sobre a estrutura
populacional, baseado em marcadores moleculares, que conduzam a uma
adequada estratégia de exploração não estão disponíveis. Isto torna-se
particularmente necessário uma vez que estima-se que diante da sobrexploração,
sua captura deveria sofrer uma redução de 80% a 90% (Frédou et al., 2009).
Apesar do conhecimento sobre diversos aspectos biológicos (e.g. Burton et
al., 2005; Resende et al., 2003; Mattos & Maynou, 2009; Teixeira et al., 2010) e
de algumas iniciativas no cultivo da espécie (Watanabe et al., 1998), dados
genéticos das populações são reduzidos (Shulzitski et al., 2009; Carson et al.,
2011), e ausentes para a extensa área representada pela Província brasileira.
Visando determinar o nível de conectividade populacional de L. analis ao
longo do litoral brasileiro, foram analisadas sequências hipervariáveis HVR 1 da
região D-loop do DNA mitocondrial de espécimes de quatro localidades
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
48
distribuídas do Nordeste ao Suldeste do Brasil, abrangendo cerca de 2.500 km
entre os pontos mais extremos amostrados. A alta homogeneidade genética e
diversidade haplotípica são aqui analisadas quanto à existência de uma grande
população panmítica no litoral brasileiro.
2. Material e Métodos
2.1 Coleta de material biológico
Foram coletadas amostras de tecido muscular ou hepático de 81 exemplares
de L. analis provenientes de pesca artesanal ao longo do litoral do Brasil (Figura
1). Um total de 27 indivíduos foram obtidos no litoral de Fortaleza, Estado do
Ceará (03º37'22,75'' S, 38º19'19,13'' O); 29 exemplares de Natal, Estado do Rio
Grande do Norte (5º44'5,29'' S, 35º4'3,94'' O); 17 de salvador, Estado da Bahia
(12º57'54,19'' S, 38º17'46,77'' O) e oito exemplares de Vila Velha, Estado do
Espírito Santo (20º22'53,10'' S, 40º15'32,32'' O). As amostras de tecido foram
acondicionadas em microtubos de 2,0 ml contendo solução fixadora de DNA
composta por álcool etílico 95º e armazenados a temperatura de -20°C. Os
exemplares foram identificados de acordo com Allen (1985).
Figura 1. Sítios de coleta de Lutjanus analis ao longo de regiões do nordeste ao sul do
litoral do Brasil. CE – Ceará; RN – Rio Grande do Norte; BA – Bahia; ES – Espírito
Santo).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
49
2.2 Extração de DNA e amplificação da região controle do DNA mitocondrial
A extração de DNA foi baseada no protocolo de Sambrook et al. (1989). O
tecido muscular foi incubado em tampão de extração a 37 °C por 1 hora na
presença de RNAse (ribonuclease), seguido de mais 2 - 4 horas de incubação a
55 °C com proteinase K. O DNA total foi extraído com fenol-clorofórmio-álcool
isoamílico (25:24:1) e precipitado com NaCl 5M e isopropanol 100%.
Para cada amostra de DNA a região hipervariável 1 (HVR1) da região
controle do DNA mitocondrial foi amplificada através dos Primers iniciadores L1
(5'
CCTAACTCCCAAAGCTAGGTATTC
3')
e
H2
(5'
CCGGCAGCTCTTAGCTTTAACTA 3') (Gomes et al., 2008). Para as reações de
PCR foram utilizados 4 µl de DNTP mix (1,25 mM), 2,5 µl de tampão (10x), 1 µl de
MgCl2 (50 mM), 1,0 µl de cada iniciador (10 pmol/µl), 1-2 µl de DNA total, 0,2 µl de
Taq DNA Polimerase (5U/µl) (Invitrogen, EUA) e água ultra pura para um volume
final de 25 µl de reação, realizadas nas seguintes condições: desnaturação inicial
a 94 ºC por 2 minutos; 30 ciclos de desnaturação a 94 ºC por 30 segundos,
hibridização a 57 ºC por 1 minuto, extensão a 72 ºC por 2 minutos; e uma
extensão final a 72 ºC por 5 minutos. Os produtos da PCR foram purificados com
ExoSAP-IT® (USB) conforme recomendação do fabricante.
2.3 Sequenciamento da região controle do DNAmt
Para sequenciar os produtos de PCR utilizou-se o kit de reação BigDye
Terminator v3.1 na reação de marcação de bases. A solução de reação foi
composta de 3,5µL de Tampão Save-Money (MgCl2 1M; Tris-HCl 1M pH=9,0;
água q.s.p.200mL), 0,5µL de BigDye (Big DyerTerminator V3.1 9 Cycle
Sequencing Kit, Applied Biosystems) e 2µL do oligonucleotídeo iniciador a 3
pmol/µL. Utilizou-se uma placa de 96 cavidades adicionando-se a cada cavidade
3µL de água ultra pura, 1µL da amostra a ser seqüenciada e 6µL da solução de
reação. No final de todas as etapas, as amostras foram levadas ao seqüenciador
automático MegaBACE1000, seguindo as recomendações do fabricante.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
50
2.4 Análise dos Dados
As sequências nucleotídicas para a região HVR1 do DNAmt com números
de acesso do GenBank (JQ727916-JQ72996), foram checadas e corrigidas
manualmente e alinhadas através do Clustal W (Thompson et al., 1994)
implementado no BioEdit 7.0.5.3 (Hall, 1999).
O melhor modelo evolutivo para as sequências analisadas foi definido
através do software JModeltest 0.1.1 (Posada, 2008), indicando o modelo
TIM2+I+G com gama = 0,318. O programa Arlequin 3.5.1.2 (Excoffier & Lischer,
2010) foi utilizado para estabelecer os índices de diversidade haplotípica (h) e
nucleotídica (π) de Nei (1987) e diferenciação genética entre as localidades, Fst
com
testes
de
significância
baseados
em
10.000
permutações.
Complementarmente, análises de variância molecular (AMOVA) (Excoffier et al.,
1992) foram implementadas através do Arlequin para verificar possíveis
estruturações entre as diferentes regiões geográficas analisadas.
Análises de expansões demográficas históricas foram determinadas através
dos testes de neutralidade Fu's Fs (Fu, 1997) e Tajima's D (Tajima, 1989), com
10.000 permutações. A expansão populacional também foi investigada através da
distribuição mismatch com base nas frequências das diferenças par-a-par dos
haplótipos (Rogers & Harpending, 1992). O tempo de expansão expressa em
unidades de tempo mutacional Tau (τ) (Rogers & Harpending, 1992; Rogers,
1995) foram estimados através de uma abordagem não-linear de mínimos
quadrados generalizados e os intervalos de confiança dos parâmetros foram
calculados utilizando uma abordagem paramétrica de bootstrap (Schneider &
Excoffier, 1999).
Valores de τ foram transformados em tempo real, desde o tempo estimado
de expansão, através das equações, u = µmt, onde u representa a taxa
mutacional por geração, µ (mi) taxa de mutação estimada para a sequência
analisada; mt é a quantidade de bases nucleotídicas. O intervalo de tempo de
expansão foi calculado através de τ = 2ut, onde t é o tempo estimado de
ocorrência da expansão desde então. Para tanto, utilizou-se o tempo de geração
de 4 anos para L. analis (Burton, 2002). Baseado nos dados de coalescência,
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
51
também foram estimados os números efetivos de fêmeas (Nef), onde Theta W =
2(Nef)u (Watterson, 1975).
3. Resultados
3.1 Diversidade molecular
As amplificações por PCR da região hipervariável 1 (HVR1) do DNAmt das
81 amostras produziu uma sequência de 493pb. Entre os 72 haplótipos
determinados foi encontrado um total de 245 sítios polimórficos e 262
substituições nucleotídicas entre as amostras (39 transversões e 223 transições).
As sequências não apresentaram evidências de saturação entre transições e
transversões (ts/tv). Entre o total de haplótipos apenas cinco foram compartilhados
dentro e entre as diferentes localidades.
As sequências analisadas apresentaram o conteúdo A/T (61,7%) maior que
o G/C (38,3%). As amostras apresentaram alta variabilidade genética quanto à
diversidade
haplotípica
(h)
e
nucleotídica
(π),
cujos
valores
variaram
respectivamente de 0,985 a 1,0 e 0,029 a 0,033 (Tabela 1). Os altos valores de h
e π encontrados são compatíveis com o pequeno número de haplótipos
compartilhados.
Tabela 1. Características moleculares e de diversidade genética entre sequências
D-loop DNAmt de Lutjanus analis por localidade.
ts
tv
N
H
Lp
Localidades
h
π
Ceará (CE)
27
23
64
61
9
0,985 ± 0,012
0,032 ± 0,015
Rio Grande do Norte
(RN)
29
29
76
69
11
1,000 ± 0,009
0,032 ± 0,016
Bahia (BA)
17
17
63
55
13
1,000 ± 0,020
0,033 ± 0,016
Espírito Santo (ES)
8
8
42
38
6
1,000 ± 0,062
0,029 ± 0,016
N – número de indivíduos, H – número de haplótipos, Lp – número de loci polimórficos, ts – número de
transições, tv – número de transversões, h – diversidade haplotípica e π – diversidade nucleotídica.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
52
3.2 Estrutura genética populacional
Os índices de Fst (Tabela 2) variaram de 0, entre as diferentes localidades,
a 0,053 entre Bahia e Espírito Santo, no entanto não significativo (p>0,05).
Tabela 2. Diferenciação genética entre as populações de Lutjanus analis a
partir da estimativa de FST e valores de p, respectivamente abaixo e acima da
diagonal. Nível de significância (p<0,05)
Localidades
geográficas
Ceará
Rio Grande do Norte
Bahia
Espírito Santo
Ceará
—-------
(p=0,722)
(p=0,762)
(p=0,167)
Rio Grande do Norte
- 0.013
—-------
(p=0,908)
Bahia
- 0.019
- 0.023
—------
0.034
0.014
0.053
Espírito Santo
(p=0,218)
(p=0,116)
—------
A ausência de estruturação populacional sugerida pelo Fst foi validada
através da análise de variância molecular (AMOVA). As amostras das diferentes
localidades foram consideradas uma única população, como predito pelos índices
de Fst encontrados. A AMOVA indicou ausência de variância entre as populações
(Tabela 3).
Tabela 3. Análise de variância molecular AMOVA de L. analis baseado nos
índices de Fst entre as diferentes localidades amostradas.
Fonte de Variação
Entre populações
Dentro da população
Total
Fst = - 0,0049 (p = 0,545)
GL
SD
Variância
Variação %
3
20,718
-0,037 Va
- 0,50
77
587,208
7,620 Vb
100,50
80
607,926
7,588
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
53
3.3 História demográfica
Diferentes parâmetros populacionais de expansão aplicados para o
conjunto
de
dados
analisados
não
apresentaram
valores
inteiramente
concordantes. A distribuição mismatch revelou um padrão tipicamente bimodal
para todas as localidades (Figura 2), o que é compativel com populações estáveis
ao longo do tempo ou que sofreram contatos secundários (Grant & Bowen, 1998;
Rogers & Harpending, 1992).
Figura 2. Distribuição mismatch das diferenças par-a-par para a espécie L.
analis barra contínua frequência observada e linha pontilhada frequência
esperada.
O teste de Tajima D, apresentou valores negativos, mas não significativos,
para todas as populações, compatíveis com estabilidade populacional. Entretanto,
a estatística Fs (Fu), desenvolvida para detectar expansão populacional e mais
sensível para este tipo de análise (Ramos-Onsins & Rozas, 2002), apresentou
valores
negativos
e
significativos
(P<0,05),
concordante
com
expansão
populacional demográfica recente para todas as localidades, exceto o ES
(P>0,05) (Tabela 4).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
54
Os dados de coalescência baseados no Tau (τ) que variaram de 2,58 a
19,88, indicaram um período de expansão populacional entre 13.795 e 61.100
anos antes do presente para as diferentes localidades e entre 17.175 - 19.385,
quando considerada uma única população . Este dado não foi calculado para o
ES em virtude da ausência de indicação de expansão para a mesma. Já o Nef
para as diferentes localidades, com base no Theta de Watterson (W), revelaram
valores que variaram de 44.161 (ES) a 51.372 (RN) e um valor de 58.200 quando
considerada
uma
única
população
panmítica
(Tabela
4).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
Tabela 4. Índices dos testes de neutralidade, expansão populacional e Nef para Lutjanus analis ao longo do
litoral do Brasil.
Tajima´s D
Locais
FS Fu
Distribuição Mismatch
Nef
τ
Tempo da expansão (ma)
0,00
W
16,34
44.559
5,06
13.631 - 15.385
- 16,78
0,00
18,84
51.372
9,04
24.646 - 27.816
0,40
- 6,85
0,00
18,63
50.805
19,88
54.200 - 61.171
- 0,62
0,30
- 1,47
0,13
16,19
44.161
2,58
----------------------------
- 0,82
0,23
- 24,16
0,00
21,34
58.200
6,30
17.175 - 19.385
D
p
Fs
p
CE
- 0,05
0,58
- 8,32
RN
- 0,58
0,28
BA
- 0,31
ES
Total
Tajima´s D = Estatística de Tajima (Tajima, 1989); FS Fu = Estatística de Fu (Fu, 1997); W. = theta de Watterson; Nef = número efetivo de fêmeas; τ =
(tau) Unidade de crescimento populacional; ma = Milhares de anos, respectivamente. Nível de significância P< 0,05. Tempo de geração de 4 anos.
55
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
56
4. Discussão
4.1 Diversidade genética e estrutura populacional de L. analis
4.1.2 Diversidade genética
L. analis apresenta uma alta variabilidade genética em relação às
sequências HVR 1 da região controle do DNA mitocondrial. Esta condição se
reflete em um alto nível de diversidade haplotípica (h) e diversidade nucleotídica
(π), assim como na pequena quantidade de haplótipos compartilhados entre as
localidades (cinco em 72 haplótipos). Uma alta diversidade genética deste tipo é
esperada para populações sem depressão genética. Os valores de AT/GC
encontrados foram compatíveis com outros estudos para região controle do
DNAmt (Brown et al., 1986; Saccone et al., 1987; Chiang et al., 2006; Kong et al.,
2010), obedecendo ao padrão A > T > C > G (Sbisà et al., 1997).
Os peixes marinhos podem ser divididos em quatro categorias em relação à
diversidade haplotípica e nucleotídica das seqüências de DNAmt (Grant & Bowen,
1998). Desta forma, a priemira categoria representada por populações com baixos
valores de h e π; a segunda com altos valores de h e baixos valores de π; a
terceira com pequenos valores de h e altos valores de π; e a quarta com altos
valores de h e π.
A cioba se enquadra na última categoria listada, com h variando de 0,985 a
1,0 e valores de π entre 2,9% e 3,3%. Este perfil genético é compatível com a
hipótese de contatos secundários entre linhagens alopátricas previamente
diferenciadas (Grant & Bowen, 1998). Outras espécies de lutjanídeos têm
revelado valores similares L. campechanus (h = 0,93 - 1,0 e π = 1,8% a 2,5%)
(Garber et al., 2004), L. erythropterus (h = 0,99 e π = 3,0%) (Zhang et al., 2006), L.
purpureus (h = 0,99 e π = 2,7%) (Gomes et al., 2008).
Apesar de L. analis ser uma espécie em processo de sobrepesca no litoral
Nordeste brasileiro (Frédou et al., 2009) e considerada vulnerável (IUCN, 2011), o
efeito deste aspecto não pôde ser detectado diretamente sobre a variabilidade
genética de L. analis, o que não significa que a diversidade genética não sofra
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
57
impactos dessa condição. A alta variabilidade apresentada pode ser reflexo de
uma variabilidade ancestral não perdida nas seis décadas de exploração da
espécie ou devido à característica neutra do marcador molecular.
Entretanto, têm sido apontado para espécies marinhas e de água doce, que
baixos valores de h e π podem ser consequência da sobre-exploração da espécie
ocasionando baixa variabilidade genética (Rodrigues et al., 2008). Além do que,
em peixes marinhos a ausência de estruturação populacional e baixa diversidade
genética, identificadas por marcadores de DNAmt, podem representar uma
característica comum, acentuada nas ultimas décadas pela deterioração dos
ambientes marinhos e pressão da atividade pesqueira (Sherman, 1994). Embora
estes sinais não obrigatoriamente representem invariavelmente depressão
endogâmica ou outro problema genético (Smith et al., 1991), reduções bruscas da
diversidade genética e a perda de alelos de baixa freqüência (não detectadas
pelas estimativas de heterozigozidade) podem ter consequências na viabilidade
evolutiva das espécies marinhas (Ryman, 1991). Portanto, apesar da larga base
genética sugerida pelas populações de L. analis, não se pode mensurar os efeitos
futuros advindos do crescente nível de exploração desta espécie.
4.1.3 Estrutura populacional
Os dados presentes demonstram um alto nível de similaridade genética entre
as localidades amostradas, independente de sua grande distância geográfica. De
fato, as análises comparativas da região controle do DNA mitocondrial (HVR1)
não sugerem estruturação ou sub-estruturação genética de L. analis na larga faixa
costeira do litoral brasileiro (2.500km). Desta forma esta espécie parece constituir
uma única unidade panmítica para a região do Atlântico Sul ao longo da costa do
Brasil. Uma condição semelhante de homogeneidade genética foi identificada por
meio de marcadores microssatélites para populações ao longo das regiões do
Caribe, Dry Tortugas e Flórida (Shulzitski et al., 2009). Mais recentemente
análises envolvendo populações de L analis, sobrepondo algumas áreas
anteriormente amostradas, confirmaram um padrão similar de homogeneidade
genética, tanto para marcadores microssatélites como DNA mitocondrial. Contudo,
extensas variações nos valores da população efetiva (Ne) e da ação de correntes
oceânicas atuantes entre as localidades amostradas foram apontadas como
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
58
indicadores de pelo menos dois estoques distintos de L. analis no mar Caribenho
e Florida Keys (Carson et al., 2011).
Um dos objetivos no estudo genético das populações é explicar os padrões
espaciais de distribuição da variabilidade genética e estruturação populacional. Os
fatores que influenciam nesta distribuição são muitos e variados (Lecchini &
Galzin, 2003), podendo tanto favorecer a homogeneização das populações em
largas áreas de distribuição (Bowen et al., 2001) ou promover forte estruturação
genética entre elas (Bernardi et al., 2001).
As relações entre fatores físicos, padrões de distribuição e abundância no
ambiente marinho, podem prover interessante percepção sobre o papel dos
processos físicos na estruturação de comunidades em peixes (Lecchini et al.,
2003). A dispersão exerce papel fundamental em vários aspectos da biologia,
manejo e conservação de muitas espécies de organismos marinhos com fase
larval pelágica.
Os peixes de recifes têm geralmente estágios larvais pelágicos entre
semanas ou meses, os quais são capazes de participar ativamente do processo
de dispersão (Mora & Sale, 2002). Neste contexto, o nível de estruturação
genética no ambiente marinho, parece resultar de uma complexa interação
histórica entre fatores como conectividade entre habitats, período larval pelágico,
ecologia da espécie e características das correntes marinhas reinantes.
É provável que características biológicas comuns a grande parte dos
lutjanídeos, como vida longa, crescimento lento, maturação sexual tardia e
formação de agregação em períodos específicos de desova (Claro, 1981; Allen,
1985; Graham et al., 2008), aliadas à possível conectividade ambiental e um
sistema de correntes oceânicas não restritivo ao fluxo gênico venham a favorecer
a homogeneização genética de L. analis na extensa área compreendida desde o
litoral nordeste ao sul do Brasil.
A panmixia tem sido apontada como uma condição presente em grande
parte das espécies marinhas. A alta conectividade genética entre populações tem
sido atribuída à dispersão de larvas pelágicas ou migração ativa de adultos, em
um cenário de barreiras físicas ausentes ou reduzidas (Avise et al., 1987; Rivera
et al., 2004).
De fato, em geral se tem verificado estruturação genética em espécies com
comportamento migratório restrito, curto período pelágico larval e naquelas sob
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
59
efeito de mecanismos ativos de retenção larval (Planes et al., 2001; Stepien et al.,
2001). Desprovida destas restrições, L. analis, ao contrário, apresenta uma
condição aparentemente sinérgica favorável ao estabelecimento de uma grande
população intercruzante.
O período larval pelágico relativamente longo, de 27 a 37 dias (Shulzitski et
al., 2009), aliado às condições oceanográficas do litoral do Atlântico Ocidental,
onde atua a Corrente do Brasil, fluindo no sentido nordeste/sudeste e a Corrente
Norte do Brasil no sentido nordeste/norte (Lumpkin & Garzoli, 2005), propiciam
condições particularmente favoráveis à homogeneização genética ao longo do
litoral brasileiro.
Embora ocorram áreas de agregações reprodutivas em lutjanídeos (Allen,
1985), inclusive L. analis (Graham et al., 2008) isto não está documentando para a
espécie na área estudada. Aparentemente, tais agregações podem ocorrer
(Teixeira et al., 2010), o que, favoreceriam a marcada homogeneização genética
apresentada. Outros estudos genéticos em lutjanídeos Atlânticos têm fornecido
indicações de espécies constituindo largas unidades genéticas comuns na
província brasileira. Nesta região, Ocyurus chrysurus, lutjanídeo pelágico,
representa um único estoque ao longo de mais de 2.000 km de distribuição,
apresentando uma estruturação somente em relação a população do Caribe
(Vasconcellos et al., 2008).
Ainda se desconhece o papel da barreira do Amazonas/Orinoco na
manutenção da continuidade genética de L. analis no Atlântico. Uma situação
mais complexa de estruturação genética parece ocorrer entre as espécies de
Lutjanidae no Caribe e adjacências, que tem sido apontada como promotora de
diversidade (Rocha et al., 2008). Nesta região, incluindo o Golfo do México e
costa da Flórida diferentes níveis de estruturação genética têm sido identificados.
Assim, nesta região, enquanto L. campechanus parece formar uma única
população panmítica (Garber et al., 2004), ou uma metapopulação (Saillant &
Gold, 2006), L. synagris, mostra marcada diferenciação em dois estoques
conspícuos (Karlsson et al., 2009).
Em outras regiões marinhas, como no Indo-Pacífico evidências de coesão
genética estão presentes em L. kasmira onde não se encontram sinais de
estruturação genética populacional ao longo de mais de 12.000 km, exceto para o
arquipélago de Marquesas (Gaither et al., 2010).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
60
O potencial para a coesão genética de L. analis em áreas do litoral brasileiro,
como identificado em outros lutjanídeos de larga distribuição geográfica, poderia
acessoriamente
mitigar
efeitos-gargalo
provocados
pela
intensa
redução
populacional e interferências ambientais que atingem a espécie.
4.2 História Demográfica
Na família lutjanidae as relações filogenéticas entre espécies do Atlântico
Ocidental não são bem estabelecidas (Gold et al., 2011), da mesma forma os
padrões demográficos para as diversas espécies desta família. De acordo com
Gold et al. (2011), a hipótese filogenética e as estimativas de divergência de
linhagens indicam que as espécies de lutjanídeos que hoje habitam a região do
Atlântico Ocidental surgiram da diversificação de linhagens do Indo-Pacífico no
início do Mioceno - final do Oligoceno (19-23 M.a), dispersando-se no Atlântico
através da abertura do istmo do Panamá. Após a colonização, diversificação e
flutuações demográficas no Atlântico, os processos evolutivos envolvidos neste
grupo apenas começam a ser conhecidos.
A utilização de múltiplas abordagens permitiu identificar aspectos da história
demográfica de L. analis no Atlântico Ocidental. Apesar de alguma divergência
entre os índices, a expansão populacional parece ser a condição presente em
larga faixa de distribuição de L. analis, exceto para as regiões mais ao sul (ES),
que sugerem estabilidade.
Os índices D (Tajima, 1989) e Fs (Fu, 1997) em L. analis apresentaram
valores conflitantes, entretanto Fs mais sensível para identificação de súbitas
expansões populacionais (Ramos-Onsins & Rozas, 2002) se mostrou negativo e
significativo para a maioria das localidades, apoiando a hipótese de expansão
populacional súbita. Todos os índices demonstraram evidências de estabilidade
populacional para ES, embora o reduzido número amostral desta localidade possa
ter interferência nesta condição.
Algumas informações genéticas preliminares de outras espécies de peixes
recifais, tem sugerido uma reduzida mas consistente divergência genética para o
litoral do ES (Cunha, 2008; Souza, 2011). Estes dados, juntamente com os aqui
obtidos para L. analis, podem indicar um cenário evolutivo diferenciado para esta
região.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
61
O período de datação das expansões populacionais para L. analis variaram
de 13.631 a 61.171 anos antes do presente, sendo compatíveis com o último
período glacial ocorrido entre 120.000 - 12.000 anos atrás (Martinson et al., 1987).
Neste aspecto, a história demográfica de L. analis parece estar relacionada com
mudanças ocorridas no ambiente marinho durante o Pleistoceno que afetaram a
biogeografia local ocasionando gargalos populacionais, assim como expansões da
distribuição de espécies, resultantes de ciclos de isolamento e contatos
secundários (Benzie, 1999; Lourie & Vicente, 2004).
Estes eventos do Pleistoceno, têm sido apontados como agentes
importantes nos padrões demográficos de outras espécies da família lutjanidae,
como L. kasmira, L. fulvus (Gaither et al., 2010) e L. erytrhopterus (Zhang et al.,
2006), além de várias outras espécies de peixes marinhos recifais (Domingues et
al., 2005; Gaither et al., 2011; Eble et al., 2011).
Entre os fatores atrelados à viabilidade evolutiva das espécies deve ser
considerado o número efetivo de fêmeas (Nef). O Ne representa o número efetivo
de indivíduos que realmente se reproduzem na população (Wright, 1931) e
contribuem para manter o equilíbrio entre a perda de variação genética adaptativa
devido à deriva genética e sua restituição por mutação (Schultz & Lynch, 1997).
Desta forma, representa um importante indicativo de resposta da população frente
às forças evolucionárias e ecológicas (Waples, 2010) e pertubações ambientais
(Anderson, 2005).
Embora o Nef determinado para L. analis, não represente necessariamente
o real valor contemporâneo, devido ao tipo de marcador utilizado e aos dados de
coalescência, seus valores são compatíveis aos encontrados em L. kasmira e L.
fulvus na região Indo-Pacífico (Gaither et al., 2010), e superiores ao Ne de L.
analis observado para região do Atlântico Norte (Carson et al., 2011), fornecendo
dados comparativos úteis a serem observados no estudo de genética de
populações de espécies marinhas (Hare et al., 2011). Estes valores se mostraram
relativamente elevados, que associados à alta diversidade haplotípica são
indicativos de resiliência a sobre-exploração dos estoques.
As análises das sequências da região HVR 1 do mtDNA sugerem que L.
analis no Atlântico Sul, distribuída ao longo do litoral brasileiro, representa um
único e grande estoque com alto nível de variabilidade genética e tamanho efetivo
populacional compatíveis com populações sem depreciação genética. A
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
62
habilidade de se utilizar de substratos rochosos, características biológicas e,
aparentemente, reduzidos obstáculos físicos à dispersão poderiam explicar a
ausência de estruturação genética para a espécie.
Nosso trabalho apesar de indicar que L. analis apresenta-se como uma única
população sem sub-divisões ao longo da costa brasileira com alta variabilidade
genética, não foi possível ao marcador utilizado acessar os níveis de depreciação
genética da espécie decorridos do processo de sua exploração, caso eles
existam, demonstrando que estudos futuros utilizando novos dados genômicos
devem ser conduzidos associados a estudos ecológicos com fins de conservação
da espécie, vista a importância de ambas as informações advindas destes para o
desenvolvimento de políticas de conservação e ou exploração sustentável de um
recurso natural.
Agradecimentos
Os autores deste manuscrito agradecem as comunidades de pescadores
artesanais das localidades geográficas utilizadas na pesquisa, aos biólogos
Priscilla Malafaia e Flávio P. Filho pela ajuda nas coletas, a aos órgãos
fomentadores de pesquisa no Brasil, CNPq e CAPES.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
63
5. Referências bibliográficas
Allen GR (1985) Snappers of the world. An annotated and illustrated catalogue of
lutjanid species known to date. FAO Species Catalogue FAO Fisheries
Synopsis. 125 (6):1–208.
Anderson EC (2005) An Efficient Monte Carlo Method for Estimating Ne From
Temporally Spaced Samples Using a Coalescent-Based Likelihood. Genetics
170 (2):955-967.
Avise JC, Arnold J, Ball RM (1987) Intraspecific phylogeography: the mitochondrial
DNA bridge between population genetics and systematics. Annual Reviews of
Ecology and Systematic 18:489-522.
Benzie JAH (1999) Genetic structure of coral reef organisms: ghosts of dispersal
past. American Zoologist 39:131–145.
Bernardi G, Holbrook SJ, Schmitt RJ (2001) Gene flow at three spatial scales in a
coral reef fish, the three-spot dascyllus, Dascyllus trimaculatus. Marine Biology
138:457–465.
Bowen BW, Bass AL, Rocha LA, Grant WS, Robertson DR (2001) Phylogeography
of the trumpetfish (Aulostomus spp.): ring species complex on a global scale.
Evolution 55:1029–1039.
Brown G, Gadaleta G, Pepe G, Saccone GC, Sbisà E (1986) Structural
conservation and variation in the D-loop-containing region of vertebrate
mitochondrial DNA. Journal Molecular Biology 192:503–511.
Burton ML (2002) Age, growth and mortality of mutton snapper, Lutjanus analis,
from the east coast of Florida, with a brief discussion of management
implications. Fisheries Research 59:31-41.
Burton ML, Brennan KJ, Munoz RC, Parker RO (2005) Preliminary evidence of
increased spawning aggregations of mutton snapper (Lutjanus analis) at
Riley’s Hump two years after establishment of the Tortugas South Ecological
Reserve. Fish. Bull.103 (2):404-410.
Carson EW, Saillant E, Renshaw MA, Cummings NJ, Gold JR (2011) Population
structure, long-term connectivity, and effective size of mutton snapper
(Lutjanus analis) in the Caribbean Sea and Florida Keys. Fishery Bulletin 109
(4):416-428.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
64
Claro R (1981) Ecologia y ciclo de vida del pargo criollo, Lutjanus analis, en la
plataforma cubana. Academia de Ciencias de Cuba 186:1-83.
Cunha IMC (2008) Estrutura genética de Chromis multilineata (Guichenot, 1853)
(Perciformes – Pomacentridae) na costa NE do Brasil e ilhas oceânicasl:
evidências de um passado evolutivo instável. Dissertation, Universidade
Federal do Rio Grande do Norte 58p.
Domingues VS, Bucciarelli G, Almada VC, Bernardi G (2005) Historical
colonization and demography of the Mediterranean damselfish, Chromis
chromis. Molecular. Ecol.ogy 14:4051–4063.
Eble JA, Rocha LA, Craig MT, Bowen BW (2011) Not All Larvae Stay Close to
Home: Insights into Marine Population Connectivity with a Focus on the Brown
Surgeonfish (Acanthurus nigrofuscus). Journal of Marine Biology 1-12.
Excoffier L and Lischer HEL (2010) Arlequin suite ver 3.5: a new series of
programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows.
Molecular Ecology Resources 10:564-567.
Excoffier L, Smouse PE, Quattro JM (1992) Analysis of molecular variance inferred
from metric distances among DNA haplotypes: application to human
mitochondrial DNA restriction data. Genetics. 131: 479–491.
Frédou T, Ferreira BP, Letourneur Y (2009) Assessing the stocks of the primary
snappers caught in Northeastern Brazilian reef systems. 1: Traditional
modelling approaches. Fisheries Research 99 (2):90-96.
Fu YX (1997) Statistical tests of neutrality of mutations against population growth,
hitchhiking and background selection. Genetics 147: 915-925.
Gaither MR, Bowen BW, Bordenave T-R, Rocha LA, Newman SJ, Gomez JA, van
Herwerden L, Craig MT (2011) Phylogeography of the reef fish Cephalopholis
argus (Epinephelidae) indicates Pleistocene isolation across the indo-pacific
barrier with contemporary overlap in the coral triangle. BMC Evolutionary
Biology 11 (189):1-16.
Gaither MR, Bowen BW, Toonen RJ, Planes S, Messmer V, Earle J, Ross
Robertson D (2010) Genetic consequences of introducing allopatric lineages
of Bluestriped Snapper (Lutjanus kasmira) to Hawaii. Molecular Ecology 19
(6):1107-1121.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
65
Garber A, Tringali M, Stuck K (2004) Population Structure and Variation in Red
Snapper (Lutjanus campechanus) from the Gulf of Mexico and Atlantic Coast
of Florida as Determined from Mitochondrial DNA Control Region Sequence.
Marine Biotechnology 6 (2):175-185.
Gold JR, Voelker G, Renshaw MA (2011) Phylogenetic relationships of tropical
western Atlantic snappers in subfamily Lutjaninae (Lutjanidae: Perciformes)
inferred from mitochondrial DNA sequences. Biological Journal of the Linnean
Society 102:915-929
Gomes G, Schneider H, Vallinoto M, Santos S, Orti G, Sampaio I (2008) Can
Lutjanus purpureus (South red snapper) be " legally" considered a Red
Snaper (Lutjanus campeghanus). Genetics and Molecular Biology 31 (1):372376.
Graham RT, Carcamo R, Rhodes KL, Roberts CM, Requena N (2008) Historical
and contemporary evidence of a mutton snapper (Lutjanus analis Cuvier,
1828) spawning aggregation fishery in decline. Coral Reefs 27 (2):311-319.
Grant WS, Bowen BW (1998) Shallow population histories in deep evolutionary
lineages of marine fishes: Insigghts from sardines and anchovies and lessons
for conservation. The American Genetic Association 89:415 - 426.
Hall TA (1999) BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and
analysis program for Windows 95/98/NT. Nucl. Acids Symp. Ser. 41:95-98.
Hare MP, Nunney L, Schwartz MK, Ruzzante DE, Burford M, Waples RS, Ruegg
K, Palstraa F (2011) Understanding and estimating effective population size for
practical application in marine species management. Conservation Biology
25:438–449.
IUCN (2011) IUCN Red List of Threatened Species.
www.iucnredlist.org acessado em 03 abril 2012.
Version
2011.2
Karlsson S, Saillant E, Gold JR (2009) Population structure and genetic variation
of lane snapper (Lutjanus synagris) in the northern Gulf of Mexico. Marine
Biology 156 (9):1841-1855.
Kong XY, Li YL, Shi W, Kong J (2010) Genetic variation and evolutionary
demography of Fenneropenaeus chinensis populations, as revealed by the
analysis of mitochondrial control region sequences. Genetic and Molecular
Biology 33(2):379-389.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
66
Lecchini D, Adjeroud M, Pratchett MS, Cadoret L and Galzin R (2003) Spatial
structure of coral reef fish communities in the Ryukyu Islands, southern
Japan. Oceanologica Acta 26:537-547.
Lecchini D, Galzin R (2003) Influence of pelagic and benthic, bioticand abiotic,
stochastic and deterministic processes on thedynamics of auto-recruitment of
coral reef fish. Cybium 27:167–184.
Lourie SA, Vincent ACJ (2004) A marine fish follows Wallace’s Line: the
phylogeography of the three-spot seahorse (Hippocampus trimaculatus,
Syngnathidae, Teleostei) in South-east Asia. Journal of Biogeography 31:
1975-1985.
Lumpkin R, Garzoli SL (2005) Near-surface circulation in the Tropical Atlantic
Ocean. Deep-Sea Research 52:495-518 .
Martinson DG, Pisias NG, Hays JD, Imbrie J, Moore TC, Shackleton Jr, NJ (1987)
Age dating and the orbital theory of the Ice Ages: development of a highresolution 0–300000-year chronostratigraphy. Quaternary Research 27: 1–29.
Mattos SMG, Maynou F (2009) Virtual Population Analysis of Two Snapper
Species, Lutjanus analis and Lutjanus chrysurus, Caught off Pernambuco
State, North-Eastern Brazil. Brazilian Journal of Oceanography 57 (3):229242.
Mora C and Sale PF (2002) Are populations of coral reef fish open or closed.
Trends in Ecology and Evolution 17:422-428.
Morin PA, Martien KK, Archer FI, Cipriano F, Steel D, Jackson J, Taylor BL (2010)
Applied conservation genetics and the need for quality control and reporting of
genetic data used in fisheries and wildlife management. Journal of Heredity
101(1):1-10
Nei M (1987) Molecular Evolutionary Genetics. Columbia University Press, New
York 512pp
Planes S, Doherty P, Bernardi G (2001) Unusual case of extreme genetic
divergence in a marine fish, Acanthochromis polyacanthus, within the Great
Barrier Reef and the Coral Sea. Evolution 55:2263–2273.
Posada D (2008) jModelTest: phylogenetic model averaging. Molecular Biology
and Evolution 25:1253-1256.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
67
Ramos-Onsins SE, Rozas J (2002) Statistical Properties of New Neutrality Tests
Against Population Growth. Molecular Biology and Evolution 19 (12):20922100.
Reiss H, Hoarau G, Dickey-Collas M, Wolff WJ (2009) Genetic population structure
of marine fish: mismatch between biological and fisheries management units.
Fish and Fisheries 10:361-395.
Resende SM, Ferreira BP, Frédou T (2003) A pesca de lutjanídeos no nordeste do
Brasil: Histórico das pescarias, características das espécies e relevância para
o manejo. Boletim Técnico Científico CEPENE 11 (1):257-270.
Rivera MAJ, Kelly CD, Roderick G K (2004) Subtle population genetic structure in
the Hawaiian grouper, Epinephelus quernus (Serranidae) as revealed by
mitochondrial DNA analysis. Biological Journal of the Linnean Society 81:449468.
Rocha LA, Rocha CR, Robertson RD, Bowen BW (2008) Comparative
phylogeography of Atlantic reef fishes indicates both origin and accumulation
of diversity in the Caribbean. BMC Evolutionary Biology 8: 157.
Rodrigues R, Scheneider H, Santos S, Vallinoto M, Sain-Paul U (2008) Low levels
of genetic diversity depicted from mitochondrial DNA sequences in a heavily
exploited marine fish (Cynoscion acoupa, Scianidae) from the Northern coast
of Brazil. Gnetics and Molecular Biology 31 (2):487-492.
Rogers AR (1995) Genetic evidence for a Pleistocene population expansion.
Evolution 49:608-615.
Rogers AR, Harpending H (1992) Population growth makes waves in the
distribution of pairwise genetic differences. Molecular Biology and Evolution
9:552-569.
Ryman N (1991) Conservation genetics considerations in fishery management.
Journal of Fish Biology 39:211–224.
Saccone C, Attimonelli M, Sbisà E, (1987) Structural elements highly preserved
during the evolution of the D-loop containing region in vertebrate
mitochondrial DNA. Journal Molecular Evolution 26:205–211.
Saillant E, Gold JR (2006) Population structure and variance effective size of red
snapper (Lutjanus campechanus) in the northern Gulf of Mexico. Fish Bull US
104:136–148.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
68
Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T (1989) Molecular cloning: a laboratory manual.
Cold-Springer Harbor Laboratory Press. New York 956 p.
Sbisà E, Tanzariello F, Reyes A, Pesole G, Saccone C (1997) Mammalian
mitochondrial D-loop region structural analysis: identification of new
conserved sequences and their functional and evolutionary implications. Gene
205:125-140.
Schneider S, Excoffier L (1999) Estimation of past demographic parameters from
the distribution of pairwise differences when the mutation rates vary among
sites: Application to human mitochondrial DNA. Genetics 152:1079-1089.
Schultz ST, Lynch M (1997) Mutation and extinction: the role of variable mutational
effects, synergistic epistasis, beneficial mutations, and degree of outcrossing.
Evolution 51:1363–1371.
Sherman K (1994) Sustainability, biomass yields, and health of coastal
ecosystems: an ecological perspective. Marine Ecology Progress Series
112:277-301
Shulzitski K, McCartney MA, Burton ML (2009) Population connectivity among Dry
Tortugas, Florida, and Caribbean populations of mutton snapper (Lutjanus
analis), inferred from multiple microsatellite loci. Fishery Bulletin 107:501–509.
Smith PJ, Francis RICC, McVeagh M (1991) Loss of genetic diversity due to
fishing pressure. Fisheries Research 10:309-316.
Souza AS (2011) Análise da estrutura genética populacional da piraúna
(Cephalopholis fulva: Serranidae) ao longo da costa e ilhas oceânicas.
Dissertação, Univers. Federal do Rio Grande do Norte 49p.
Stepien CA, Rosenblatt RH, Bargmeyer BA (2001) Phylogeography of the spotted
sand bass, Paralabrax maculatofasciatus: divergence of Gulf of California and
Pacific coast populations. Evolution 55(9):1852-1862.
Tajima F (1989) Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by
DNA polymorphism. Genetics 123:585-595.
Teixeira SF, Duarte YF, Ferreira BP (2010) Reproduction of the fish Lutjanus
analis (mutton snapper; Perciformes: Lutjanidae) from Northeastern Brazil.
Rev. Biol. Trop. 58 (3):791-800.
Thompson JD, Higgins DG, Gibson TJ (1994) ‘Clustal-W – improving the
sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
69
weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice’. Nucleic
Acids Res 22:4673–4680.
Vasconcellos AV, Vianna P, Paiva PC, Schama R, Solé-Cava A, (2008) Genetic
and morphometric differences between yellowtail snapper (Ocyurus
chrysurus, Lutjanidae) populations of the tropical West Atlantic. Genetics and
Molecular Biology 31 (1):308-316.
Waples RS (2010) Spatial-temporal stratifications in natural populations and how
they affect understanding and estimation of effective population size.
Molecular Ecology Resources 10:785–796.
Watanabe WP, Ellis EP, Ellis SC, Chaves J, Manfredi C (1998) Artificial
Propagation of Mutton Snapper Lutjanus analis, A New Candidate Marine
Fish Species for Aquaculture. Journal of the world aquaculture society
29(2):176-186.
Watterson GA (1975) On the number of segregating sites in genetical models
without recombination. Theoretical Population Biology 7(2): 256–276.
Wright S (1931) Evolution in Mendelian Populations. Genetics 16:97–159.
Zhang J, Cai Z, Huang L (2006) Population genetic structure of crimson snapper
Lutjanus erythropterus in East Asia, revealed by analysis of the mitochondrial
control region. ICES Journal of Marine Science 63 (4):693-704.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
70
Capítulo II
Filogeografia e história demográfica do dentão, Lutjanus jocu
(Perciformes, Lutjanidae) no litoral do Brasil
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
71
Filogeografia e história demográfica do dentão, Lutjanus jocu (Perciformes,
Lutjanidae) no litoral do Brasil
*
Eurico Azevedo Dias Junior ; Allyson Santos de Souza e Wagner Franco Molina
Departamento de Biologia Celular e Genética, Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio
Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.
* Autor correspondente
Eurico Azevedo Dias Junior
Departamento de Biologia Celular e Genética, Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio
Grande do Norte, Campus Universitário, s/n, Lagoa Nova, CEP 59078-970, Natal-RN, Brasil
E-mail: [email protected]
** Este trabalho nunca foi publicado parcial ou integralmente.
Resumo
O dentão, Lutjanus jocu representa um importante recurso pesqueiro ao longo do
litoral brasileiro com forte impacto socioeconômico em populações de pescadores
artesanais. Apesar de intensamente explorada, aspectos da distribuição espacial
da diversidade genética da espécie voltados para o monitoramento dos estoques
pesqueiros ao longo da costa brasileira são desconhecidos. Amplificação de 394
pares de bases e posterior análises da região HVR1 do DNA mitocondrial em 100
exemplares distribuídas desde o litoral Nordeste ao Sudeste do Brasil (+2.500km), revelaram 91 haplótipos e 272 sítios polimórficos, além de altas
diversidades haplotípica (h) e nucleotídica (π), que variaram respectivamente de
0,991 a 1,0 e 0,035 a 0,038. Lutjanus jocu apresenta ausência de estruturação
populacional pela AMOVA (Fst = - 0,01375, p=0.954) no litoral brasileiro e
números efetivos Nef considerados altos (72.000). Dados de demografia histórica
sugerem expansão populacional delineada por eventos de regressão e
transgressão marinha ocorridos no Pleistoceno período indicado pelos dados de
coalescência como datado para as expansões populacionais para a espécie entre
37.000 e 55.000 anos atrás. Evidências de uma única grande população
panmítica em vasta região geográfica já identificadas para outras espécies de
Lutjanidae sugerem a ação sinérgica de fatores biológicos e geográficos na
homogeneização genética na área estudada. Estudos posteriores envolvendo
populações ao norte da barreira do Amazonas-Orinoco, na região Caribenha,
subsidiarão aspectos sobre a real integridade genética da espécie em todo o
Atlântico.
Palavras Chaves: dentão, conservação genética, DNA mitocondrial, estrutura
genética.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
72
Abstract
Dog snapper, Lutjanus jocu represents an important fishery resource along the
Brazilian coast with strong socioeconomic impact on populations of fishers.
Although extensively explored aspects of the spatial distribution of genetic diversity
of the species targeted for monitoring of fish stocks along the Brazilian coast are
unknown. Amplification of 394 base pairs and subsequent analysis of the HVR1
region of mitochondrial DNA in 100 copies distributed from the coast to the
Northeast Southeast Brazil (+- 2,500km), revealed 91 haplotypes and 272
polymorphic sites, and high haplotype diversity (h) and nucleotide (π), respectively
ranging from 0.991 to 1.0 and from 0.035 to 0.038. Lutjanus jocu shows absence
of population structure by AMOVA (Fst = - 0.01375 - p = 0954) in the Brazilian
coast and Nef actual numbers are considered high (72,000). Data suggest that
historical demography population expansion events outlined by regression and
marine transgression occurred during the Pleistocene period indicated by the data
of coalescence and dated to the expansions for the species population between
37,000 and 55,000 years ago. Evidence of a single large population in panmitic
vast geographical area already identified for other species of Lutjanidae suggest
the synergistic action of biological and genetic homogeneity in the geographical
area studied. Further studies involving populations north of the Amazon-Orinoco
barrier in the Caribbean region, subsidize aspects of the real genetic integrity of
species across the Atlantic.
Keywords: Dog snapper, conservation genetics, mitochondrial DNA, genetic
structure.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
73
1. Introdução
A família Lutjanidae é constituída por 17 gêneros com 103 espécies,
organizadas em quatro subfamílias, Etelinae, Apsilinae, Paradicichthyinae e
Lutjaninae, a qual possui cinco gêneros (Macolor, Ocyurus, Pinjalo, Rhomboplites
e Lutjanus).
O gênero Lutjanus possui 65 espécies, entre elas 12 de ocorrência no
Atlântico Ocidental (Allen, 1985). A exceção de Lutjanus alexandrei, endêmica da
costa brasileira, todas possuem distribuição desde a região caribenha até regiões
ao sul da costa brasileira (Moura & Lindeman, 2007).
Este gênero é constituído por peixes de médio a grande porte, predadores
demersais que em grande parte habitam manguezais durante seus estágios
juvenis e quando adultos passam a habitar ambientes marinhos de recifes de
corais ou fundos rochosos (Cocheret et al., 2003). Intensamente explorados em
todas as fases do desenvolvimento, representam um importante recurso nas suas
áreas de distribuição (Allen, 1985).
Uma das espécies de grande interesse na pesca e potencialmente de
cultivo, Lutjanus jocu, o dentão, apresenta ampla distribuição ao longo do Atlântico
Ocidental. Sua distribuição se estende da costa de Massachusetts (EUA) à costa
Sudeste do Brasil, incluindo Golfo do México, Mar do Caribe e ilhas oceânicas
(Allen, 1985).
A presença de características biológicas, em geral comuns aos lutjanídeos,
como vida longa, crescimento lento, maturação sexual tardia e formação de
agregações em áreas comuns de reprodução (Allen, 1985; Graham, 2008;
Teixeira et al., 2010), aliada à falta de estratégias específicas de exploração
sustentável (Frédou et al., 2009) torna o dentão vulnerável quanto à sua
conservação.
Lutjanus jocu, apresenta comportamento ontogenético de partição de
habitat ao longo da costa Nordeste brasileira. Juvenis menores que sete
centímetros podem ser encontradas em manguezais e estuários. Enquanto que
em regiões costeiras rasas são encontrados indivíduos que variam de 10 a 30 cm
e em recifes mais profundos, indivíduos maiores que 40 cm (Freitas et al, 2011,
Moura et al., 2011).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
74
Estudos envolvendo genética de populações são escassos para espécies
atlânticas da família Lutjanidae (Garber et al., 2004; Zhang et al., 2006; Li & ChuWu, 2007; Karlsson et al., 2009), e insuficientes para o Atlântico Ocidental (Salles
et al. 2006; Gomes et al. 2008; Vasconcellos et al. 2008). Apesar da abundância
relativa e importância produtiva e ecológica de L. jocu, não existem dados sobre a
diversidade genética apresentada pela espécie ao longo de sua área de
ocorrência no Atlântico. O conhecimento da variação genética intra-específica é
fundamental para a utilização e conservação dos recursos genéticos naturais e da
biodiversidade (Tzeng et al., 2004; Zhang et al., 2006) e compreensão dos seus
aspectos evolutivos.
Neste trabalho é avaliada a variabilidade e estrutura genética de amostras
geográficas de Lutjanus jocu ao longo de larga faixa costeira do litoral brasileiro,
através da análise da região hipervariável 1 do DNA mitocondrial (HVR1). As
evidências obtidas implicam na ação sinérgica de fatores biológicos e históricos
na modelagem do padrão genético apresentado pela espécie.
2. Material e Métodos
2.1 Coleta de material biológico
Foram coletadas amostras de tecido muscular ou hepático de 100
exemplares de L. jocu ao longo do litoral do Brasil, provenientes de pescarias de
embarcações de pequeno porte. As amostras foram compostas por 31 indivíduos
de Fortaleza-CE (03º37'22,75''S, 38º19'19,13''W); 39 indivíduos de Natal-RN
(5º44'5,29''S, 35º4'3,94''W); 14 indivíduos de Salvador-BA (12º57'54,19''S,
38º17'46,77''W) e 16 indivíduos de Vila Velha-ES (20º22'53,10''S, 40º15'32,32''W)
(Figura1). Fragmentos de tecido foram acondicionados em microtubos de 2,0 ml
com álcool etílico 95º e armazenados à temperatura de -20°C. Os exemplares
foram identificados conforme chave taxonômica de Allen (1985).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
75
Figura 1. Sítios de coleta de Lutjanus jocu ao longo do litoral brasileiro. CE –
Ceará; RN – Rio Grande do Norte; BA - Bahia (Região Nordeste do Brasil); e ES –
Espírito Santo (Região Sudeste do Brasil).
2.2 Extração de DNA e amplificação
amplificação da região controle do DNA mitocondrial
A extração de DNA foi baseada no protocolo de Sambrook et al. (1989). O
tecido muscular foi incubado em tampão de extração a 37 °C por 1 hora na
presença de RNAse (ribonuclease), seguido de mais 2 - 4 horas de incubação a
55 °C com proteinase K. O DNA total
tota foi extraído com fenol--clorofórmio-álcool
isoamílico (25:24:1) e precipitado com NaCl 5M e isopropanol 96º.
A região HVR 1 da região (D-loop)
(D loop) do DNA mitocondrial foi amplificada
através de PCR usando os primers L1 5’-CCTAACTCCCAAAGCTAGGTATTC
CCTAACTCCCAAAGCTAGGTATTC-3’
e H2 5’-CCGGCAGCTCTTAGCTTTAACTA
CCGGCAGCTCTTAGCTTTAACTA-3’ (Gomes et al.,
., 2008).Para
2008).
as
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
76
reações de PCR foram utilizados 4 µl de DNTP mix (1,25 mM), 2,5 µl de tampão
(10x), 1 µl de MgCl2 (50 mM), 1,0 µl de cada iniciador (10 pmol/µl), 1-2 µl de DNA
total, 0,2 µl de Taq DNA Polimerase (5U/µl) (Invitrogen®, EUA) e água ultra pura
para completar o volume final de 25 µl por reação, realizadas nas seguintes
condições: desnaturação inicial a 94 ºC por 2 minutos; 30 ciclos de desnaturação
a 94 ºC por 30 segundos, hibridização a 57 ºC por 1 minuto, extensão a 72 ºC por
2 minutos; e uma extensão final a 72 ºC por 5 minutos. Os produtos da PCR foram
purificados com a enzima ExoSap-IT® (USB) conforme recomendação do
fabricante.
2.3 Sequenciamento da região controle do DNAmt
Para sequenciar os produtos de PCR utilizou-se o kit de reação BigDye
Terminator v3.1 na reação de marcação de bases. A solução de reação foi
composta de 3,5µL de Tampão Save-Money (MgCl2 1M; Tris-HCl 1M pH=9,0;
água q.s.p.200mL), 0,5µL de BigDye (Big DyerTerminator V3.1 9 Cycle
Sequencing Kit, Applied Biosystems) e 2µL do primer iniciador (3 pmol/µL).
Utilizou-se uma placa de 96 cavidades adicionando-se a cada cavidade 3µL de
água ultra pura, 1µL da amostra a ser sequenciada e 6µL da solução de reação.
No final de todas as etapas, as amostras foram levadas ao sequenciador
automático MegaBACE1000, seguindo as recomendações do fabricante.
2.4 Análises dos dados
As sequências nucleotídicas para a região HVR1 do DNAmt, foram
checadas e corrigidas manualmente e alinhadas através do Clustal W (Thompson
et al., 1994) implementado no BioEdit 7.0.5.3 (Hall, 1999).
O melhor modelo evolutivo para as sequências analisadas foi definido
através do software JModeltest 0.1.1 (Posada, 2008), indicando o modelo
TIM2+G com gama = 0,397. O programa Arlequin 3.5.1.2 (Excoffier & Lischer,
2010) foi utilizado para estabelecer os índices de diversidade haplotípica (h) e
nucleotídica (π) de Nei (1987) e diferenciação genética entre as localidades, Fst
com
testes
de
significância
baseados
em
10.000
permutações.
Complementarmente, análises de variância molecular (AMOVA) (Excoffier et al.,
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
77
1992) foram implementadas através do Arlequin para verificar possíveis
estruturações entre as diferentes regiões geográficas analisadas.
Análises de expansões demográficas históricas foram determinadas
através dos testes de neutralidade Fu's Fs (Fu, 1997) e Tajima's D (Tajima, 1989),
com 10.000 permutações. A expansão populacional também foi investigada
através da distribuição mismatch com base nas frequências das diferenças par-apar dos haplótipos (Rogers & Harpending, 1992). Os períodos de expansão
expressa em unidades de tempo mutacional Tau (τ) (Rogers & Harpending, 1992;
Rogers, 1995) foram transformados em tempo real, desde o tempo estimado de
expansão, através das equações, u=µmt, onde u representa a taxa mutacional
por geração, µ (mi) taxa de mutação estimada para a sequência analisada; mt é a
quantidade de bases nucleotídicas. O intervalo de tempo de expansão foi
calculado através de τ=2ut, onde t é o tempo estimado de ocorrência da
expansão desde então. Para tanto, utilizou-se o tempo de geração de 4,6 anos
para L. jocu, (Martinez-Andrade, 2003). Baseado nos dados de coalescência,
também foram estimados os números efetivos de fêmeas (Nef), onde Theta W =
2(Nef)u (Watterson, 1975).
3. Resultados
3.1 Características de diversidade molecular
As amplificações por PCR da região hipervariável I (HVR1) do DNAmt das
100 amostras produziu uma sequência consenso de 394pb. Entre os 91 haplótipos
determinados foram encontrados um total de 272 sítios polimórficos e 278
substituições nucleotídicas (27 transversões e 251 transições), destes, apenas nove
haplótipos foram compartilhados dentro e entre as diferentes localidades. Assim
como em outros estudos, as sequências apresentaram quantidade de bases
nucleotídicas de acordo com a regra A > T > C > G (Sbisà et al., 1997). As
localidades apresentaram alta variabilidade genética em nível de diversidades
haplotípica (h) e nucleotídica (π), que variaram respectivamente de 0,991 a 1,0 e
0,035 a 0,038 (Tabela 1).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
78
Tabela 1. Características moleculares e de diversidade genética entre sequências de
DNAmt de Lutjanus jocu por localidade.
N
H
Lp
ts
tv
h
π
Ceará (CE)
31
30
78
74
4
0,997 ± 0,008
0,038 ± 0,019
Rio Grande do Norte
(RN)
39
37
84
78
9
0,997 ± 0,006
0,035 ± 0,017
Bahia (BA)
14
14
55
49
7
1,000 ± 0,027
0,036 ± 0,019
Espírito Santo (ES)
16
15
55
50
7
0,991 ± 0,025
0,036 ± 0,019
Localidades
N – número de indivíduos, H – número de haplótipos, Lp – número de loci polimórficos, ts – número de
transições, tv – número de transversões, h – diversidade haplotípica e π – diversidade nucleotídica.
3.2 Estrutura genética populacional
Os dados demonstram um alto nível de similaridade genética entre as
localidades amostradas, com um índice de distância genética para população total
( Fst
=
- 0,014 - p=0.95). Valores de Fst negativos como os observados, indicam
ausência de estrutura populacional (Shulzitski et al., 2009). De fato, o nível de
similaridade se mostra independente da distância geográfica entre as amostras
(Tabela 2), não sendo percebido qualquer indício de estruturação ou
subestruturação genética para L. jocu, ao longo das regiões geográficas
amostradas.
Os dados de AMOVA (Tabela 3), demonstram que a variação genética na
espécie é representada por seu componente de variação intrapopulacional.
Resultado indicativo da grande variabilidade genética da população e de ausência
de estruturação.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
79
Tabela 2. Diferenciação genética entre as populações de Lutjanus jocu a partir
da estimativa de FST (abaixo da diagonal) e respectivos valores de p (acima da
diagonal).
Localidades
Ceará
Ceará
Rio Grande do Norte
Bahia
(p=0,852)
(p=0,916)
(p=0,763)
(p=0,863)
(p=0,652)
—-------
Rio Grande do Norte
- 0.010
—-------
Bahia
- 0.022
- 0.017
—------
Espírito Santo
- 0.013
- 0.009
- 0.009
Espírito Santo
(p=0,553)
—------
Nível de significância (p<0,05).
Tabela 3. AMOVA para as amostras de Lutjanus jocu baseado nos índices de
Fst.
Variância
Fonte de variação
GL
SD
Entre populações
3
14,47
- 0,09 Va
- 1,38
96
680,84
7,09 Vb
101,38
99
695,32
6,99
Dentro da população
Total
Variação %
Fst = - 0,014 (p=0.95)
3.3 História demográfica
Os testes de Tajima D e Fs de Fu, apresentaram valores negativos,
indicando expansão demográfica súbita da espécie. A estatística de Fu mais
sensível para identificação de súbitas expansões populacionais (Ramos-Onsins &
Rozas, 2002) se mostrou significativa para todas as localidades (P<0,05). O
gráfico de distribuição mismatch demonstrou um padrão bimodal para as
localidades como um todo, indicativo de contatos secundários, ao longo do
período de expansão populacional da espécie (Figura 2).
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
80
Figura 2. Gráficos de distribuição
distribu
mismatch para L. jocu.. Barra contínua indica a
frequência observada, e os pontos unidos por linha sugerem a frequência
esperada.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
Tabela 4. Índices dos testes de neutralidade, expansão populacional e Nef para Lutjanus jocu ao longo do litoral
do Brasil.
Tajima´s D
Localidade
FS Fu
Distribuição Mismatch
W
Nef
τ
Tempo da expansão (ma)
0,00
19,02
56.421
12,81
37.970 - 42.854
- 23,38
0,00
19,86
58.913
16,96
50.132 - 55.577
0,23
- 4,96
0,01
16,98
50.132
15,66
42.276 - 52.229
- 0,60
0,31
- 4,14
0,02
16,57
48.945
12,40
36.783 - 41.515
- 1,38
0,05
- 24,13
0,00
24,33
72.173
14,55
43.161 - 48.713
D
p
Fs
p
CE
- 0,84
0,21
- 16,52
RN
- 1,10
0,12
BA
- 0,76
ES
Pop. total
Tajima´s D = Estatística de Tajima (Tajima, 1989); FS Fu = Estatística de Fu (Fu, 1997); W = theta de Watterson; Nef = número efetivo de fêmeas; τ =
(tau) Unidade de crescimento populacional; ma = Milhares de anos, respectivamente. Nível de significância P< 0,05. Tempo de geração de 4,6 anos.
81
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
82
4. Discussão
4.1 Diversidade genética e filogeografia de L. jocu
Lutjanus jocu apresentou uma alta variabilidade haplotípica e nucleotídica.
condição que tem sido observada em outras espécies do gênero como L.
argentimaculatus (Ovenden & Street, 2003); L. campechanus (Garber et al.,
2004); L. malabaricus (Blader et al., 2005); L. erythropterus (Zhang et al., 2006);
L. purpureus (Gomes et al., 2008), e L. analis (Capítulo I).
Grandes efetivos populacionais e capacidade de manter homogeneidade
genética
em
largas
áreas
geográficas
parecem
representar
condições
compartilhada para espécies deste gênero. Para as mesmas regiões amostradas
estudos populacionais em Serranidae (Souza, 2011) revelaram valores similares
aos encontrados aqui, contudo para Scianidae (Rodrigues et al., 2008) revelaram
baixa diversidade haplotípica e nucleotídica, segundo os autores poderiam ser
reflexos ou da sobre-exploração do recurso ou da perda de hábitat pela
degradação antrópica de regiões estuarinas, berçário para a espécie.
Os valores de Fst entre as amostras de L. jocu, baseados na análise
populacional da região controle do DNA mitocondrial (HVR1) demonstram
ausência de estruturação genética entre as diferentes localidades amostradas.
Desta forma, nas regiões continentais do Atlântico Sul, ao longo da costa do
Brasil, Lutjanus jocu, constitui uma única unidade panmítica, a qual deve ser
tratada como um estoque único sem subdivisões.
Um único grande estoque também foi previamente identificado para a
espécie L. analis
nas mesmas áreas de distribuição (Capitulo I), sugerindo
respostas evolutivas compartilhadas decorrentes de similaridades biológicas e
evolutivas a que estão submetidas estas espécies. Outros lutjanideos na província
brasileira demonstram ausência de estruturação genética
como L. purpureus
(Gomes et al., 2008, Salles et al., 2006) e Ocyurus chrysurus (Vasconcellos et al.,
2008).
Fatores físicos com implicações biogeográficas são importantes no
processo
de
diferenciação
genética
de
populações.
Neste
aspecto
as
características oceanográficas do litoral do Brasil, com ação da Corrente do Brasil
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
83
no sentido sul (Lumpkin & Garzoli, 2005) abrangendo vasta área de distribuição
da espécie facilita o fluxo gênico entre as populações destas regiões.
Adicionalmente, a ausência de estruturação é influenciada pelos aspectos
biológicos e ecológicos das espécies (Lecchini & Galzin, 2003). Neste aspecto, L.
jocu compartilha com outras espécies da família características biológicas
comuns, como grande período larval pelágico, alto potencial dispersivo de
indivíduos adultos, formação de agregações reprodutivas, maturidade tardia,
todas apontadas juntas ou isoladas como promotores, em maior ou menor grau,
de homogeneidade genética populacional.
Assim como outros lutjanídeos, L. jocu forma agregações estáveis para
desova, onde conjuntos de indivíduos se reúnem em grandes densidades em
áreas comuns de reprodução, com agregações de até 1000 indivíduos (Carter &
Perrine, 1994), esta característica possibilita um alto fluxo gênico com
consequente aumento da variabilidade genética e homogeneização das
populações. Algumas destas características, presentes em outras espécies, têm
sido apontadas como agentes causadores de homogeneidade genética no litoral
brasileiro (Cunha, 2008, Souza, 2011).
Inexistem dados sobre aspectos genéticos de L. jocu para a região
caribenha. Comparações entre lutjanídeos distribuídos ao norte e sul da barreira
biogeográfica promovida pelas descargas do Amazonas/Orinoco são incipientes.
Estudos conduzidos isoladamente para populações de L. analis da costa do
Caribe e Florida (Shulzitski et al., 2009) e no Atlântico Sul (Capítulo I) sugerem
panmixia em cada uma destas áreas. Contudo o papel da barreira do
Amazonas/Orinoco não está inteiramente estabelecido quanto à manutenção do
fluxo gênico através desta barreira.
A estruturação entre populações de Ocyurus chrysurus, lutjanídeo pelágico,
entre o Caribe e o Brasil (Vasconcellos et al., 2008), podem indicar um papel
importante desta barreira como promotora de divergência genética. De fato, têm
sido
apontadas,
especificidades
biogeografia da região caribenha.
evolutivas
atreladas
a
diversificação
e
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
84
Dados moleculares e filogeográficos de algumas espécies apontam o Caribe
como área promotora e exportadora de diversidade (Rocha et al., 2008). Padrões
de estruturação populacional nos lutjanídeos L. synagris (Karlsson et al., 2009) e
L. campechanus (Gaber et al., 2004), parecem apoiar uma história evolutiva
diferenciada entre o Caribe e província brasileira.
Os padrões de diversidade constrastantes nestas regiões para grupos
biologicamente relacionados, demonstra que os estudos das relações entre
fatores físicos, biológicos e padrões de distribuição e abundância no ambiente
marinho, podem prover interessante percepção sobre os processos de
estruturação no ambiente marinho (Lecchini et al., 2003).
Em peixes marinhos, a combinação de parâmetros de alta variabilidade
haplotípica e nucleotídica sugere a ocorrência de contatos secundários entre
linhagens previamente diferenciadas (Grant & Bowen, 1998). A alta variabilidade
genética apresentada por L. jocu é de primordial importância no contexto
conservativo da espécie, visto que populações com maior variabilidade genética,
muitas vezes descrita como diversidade genética, têm maior potencial de
adaptação às alterações ambientais, proporcionada por migrantes que chegam e
introduzem novas variantes genéticas (alelos e / ou haplótipos) para as
populações (Van Oppen & Gates, 2006).
A espécie L. jocu apresenta evidências de expansão populacional histórica
ao longo da costa brasileira, conforme indicados pelos testes de Tajima (D)
(Tajima, 1989) e de Fu (Fs) (Fu, 1997). O tempo de expansão populacional entre
as diferentes áreas variou entre 37 e 55 mil anos antes do presente condizente
com mudanças determinadas no ambiente marinho no Pleistoceno, durante o
último período glacial entre 120.000 e 12.000 anos atrás (Martinson et al., 1987).
Neste aspecto, a história demográfica de L. jocu é compatível aquela
apresentada por L. analis (presente trabalho), que contudo, apresenta um período
de expansões populacionais de maior amplitude variando de 13 a 61 mil anos
antes do presente.
O Nef apresentado para as localidades, assim como para a população
como um todo, pode ser considerado alto e suficiente para manter a um equilíbrio
entre a perda da variabilidade por deriva genética e sua reposição por novas
mutação. Eventos pleistocênicos de retração e elevação do nível do mar em
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
85
ciclos sucessivos parecem ter atuado de forma geralizada sobre várias espécies
de peixes marinhos recifais, inclusive outros lutjanídeos, como L. kasmira e L.
fulvus (Gaither et al., 2010) e L. erytrhopterus (Zang et al., 2006).
As alterações históricas do nível do mar afetaram a biogeografia local
promovendo gargalos e expansões populacionais, resultantes de ciclos de
isolamento e contatos secundários (Benzie, 1999; Lourie & Vicente, 2004). Nas
amostras de L. jocu, o padrão bimodal das distribuição das diferenças par-a-par
dos haplótipos (mismatch) sugere contatos secundários (Grant & Bowen, 1998)
decorrentes do processo de expansão populacional.
As análises genéticas em L. jocu sugerem uma marcante coesão genética
da espécie ao longo do litoral brasileiro. Estes dados somados aos de outras
espécies, cujos resultados indicam panmixia para a mesma região geográfica
parecem sugerir uma cenário de ausência de barreiras físicas e características
biológicas favoráveis a manutenção de unidades panmíticas extensas, modeladas
por contingências históricas ocorridas no Pleistoceno.
Ao longo da história geológica, especialmente no Quaternário, que
corresponde aos últimos 1,8 milhões de anos passados, registram-se de forma
sólida, evidências de variações flutuantes na posição da zona costeira associadas
a variações verticais de longo prazo do nível do mar. Durante os períodos glaciais
ocorre o aprisionamento da água nas calotas polares e por consequência um
avanço da linha da costa devido à regressão marinha.
No Brasil, aproximadamente a 18 mil anos, a linha da costa estava
posicionada cerca de 120 metros abaixo da atual (Hearty, 1998, Barreto et al.,
2002), esta condição pode influenciar a disponibilidade de habtats para espécies
costeiras como o dentão, determinando seus padrões de colonização.
Agradecimentos
Os autores deste manuscrito agradecem as comunidades de pescadores
artesanais das localidades geográficas utilizadas na pesquisa, aos biólogos
Priscilla Malafaia e Flávio P. Filho pela ajuda nas coletas, a aos órgãos
fomentadores de pesquisa no Brasil, CNPq e CAPES.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
86
5. Referências bibliográficas
Allen GR (1985) Snappers of the world. An annotated and illustrated catalogue of
lutjanid species known to date. FAO Species Catalogue FAO Fisheries
Synopsis. 125 (6):1–208.
Barreto AMF, Bezerra FHR, Suguio K, Tatumi SH, Yee M, Paiva RP, Munita CS
(2002) Late Pleistocene marine terrace deposits in northeastern Brazil: sealevel
change
and
tectonic
implications.
Palaeogeography,
Palaeoclimatology, Palaeoecology 179: 57-69.
Benzie JAH (1999) Genetic structure of coral reef organisms: ghosts of dispersal
past. American Zoologist 39:131–145.
Carter J, Perrine D (1994) A spawning aggregation of dog Snapper, Lutjanus jocu
(Pisces, Lutjanidae) in Belize, Central-America. Bulletin of Marine Science
55(1):228-234.
Cocheret de la Moriniére E, Pollux BYA, Nagelkerken I, Van der Velde G (2003)
Diet shifts Caribbean grunts (Haemulidae) and snappers (Lutjanidae) and
the relation with nursery-to-coral reef migrations. Estuarine, Coastal and
Shelf Science 57:1079-1089.
Cunha IMC (2008) Estrutura genética de Chromis multilineata (Guichenot, 1853)
(Perciformes – Pomacentridae) na costa NE do Brasil e ilhas oceânicas:
evidências de um passado evolutivo instável. Dissertação de mestrado,
Universidade Federal do Rio Grande do Norte 58p.
Excoffier L and Lischer HEL (2010) Arlequin suite ver 3.5: a new series of
programs to perform population genetics analyses under Linux and
Windows. Molecular Ecology Resources 10:564-567.
Excoffier L, Smouse PE, Quattro JM (1992) Analysis of molecular variance inferred
from metric distances among DNA haplotypes: application to human
mitochondrial DNA restriction data. Genetics. 131: 479–491.
Frédou T, Ferreira BP, Letourneur Y (2009) Assessing the stocks of the primary
snappers caught in Northeastern Brazilian Reef Systems. 2-A multi-fleet
age-structured approach. Fisheries Research 99 (2):97-105.
Freitas MO, Moura RL, Francini-Filho RB, Minte-Vera CV (2011) Spawning
patterns of commercially important reef fish (Lutjanidae and Serranidae) in
the tropical western South Atlantic. Scientia Marina 75 (1):135-146.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
87
Fu YX (1997) Statistical tests of neutrality of mutations against population growth,
hitchhiking and background selection. Genetics 147: 915-925.
Gaither MR, Bowen BW, Toonen RJ, Planes S, Messmer V, Earle J, Ross
Robertson D (2010) Genetic consequences of introducing allopatric
lineages of Bluestriped Snapper (Lutjanus kasmira) to Hawaii. Molecular
Ecology 19 (6):1107-1121.
Garber A, Tringali M, Stuck K (2004) Population Structure and Variation in Red
Snapper (Lutjanus campechanus) from the Gulf of Mexico and Atlantic
Coast of Florida as Determined from Mitochondrial DNA Control Region
Sequence. Marine Biotechnology 6 (2):175-185.
Gomes G, Schneider H, Vallinoto M, Santos S, Orti G, Sampaio I (2008) Can
Lutjanus purpureus (South red snapper) be " legally" considered a Red
Snaper (Lutjanus campeghanus). Genetics and Molecular Biology 31
(1):372-376.
Graham RT, Carcamo R, Rhodes KL, Roberts CM, Requena N (2008) Historical
and contemporary evidence of a mutton snapper (Lutjanus analis Cuvier,
1828) spawning aggregation fishery in decline. Coral Reefs 27 (2):311-319.
Grant WS, Bowen BW (1998) Shallow population histories in deep evolutionary
lineages of marine fishes: Insigghts from sardines and anchovies and
lessons for conservation. The American Genetic Association 89:415 - 426.
Hall TA (1999) BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and
analysis program for Windows 95/98/NT. Nucl. Acids Symp. Ser. 41:95-98.
Hearty PJ (1998) The geology of Eleuthera Island, Bahamas: a rosetta stone of
Quaternary stratigraphy and sea-level history. Quaternary Science Reviews
17: 333-35.
Karlsson S, Saillant E, Gold JR (2009) Population structure and genetic variation
of lane snapper (Lutjanus synagris) in the northern Gulf of Mexico. Marine
Biology 156 (9):1841-1855.
Lecchini D, Adjeroud M, Pratchett MS, Cadoret L and Galzin R (2003) Spatial
structure of coral reef fish communities in the Ryukyu Islands, southern
Japan. Oceanologica Acta 26:537-547.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
88
Lecchini D, Galzin R (2003) Influence of pelagic and benthic, bioticand abiotic,
stochastic and deterministic processes on thedynamics of auto-recruitment
of coral reef fish. Cybium 27:167–184.
Li L, Chu-Wu L (2007) Genetic diversity and molecular markers of five snapper
species. Chinese Journal of Agricultural Biotechnology 4 (01):39.
Lourie SA, Vincent ACJ (2004) A marine fish follows Wallace’s Line: the
phylogeography of the three-spot seahorse (Hippocampus trimaculatus,
Syngnathidae, Teleostei) in South-east Asia. Journal of Biogeography 31:
1975-1985.
Lumpkin R, Garzoli SL (2005) Near-surface circulation in the Tropical Atlantic
Ocean. Deep-Sea Research 52:495-518.
Martinez-Andrade F (2003) A comparison of life histories and ecological aspects
among snappers (Pisces: Lutjanidae) Thesis degree of
Doctor of
Philosophy Graduate Faculty of the Louisiana State university and
Agricultural and Mechanical College EUA 201p.
Martinson DG, Pisias NG, Hays JD, Imbrie J, Moore TC, Shackleton Jr, NJ (1987)
Age dating and the orbital theory of the Ice Ages: development of a highresolution 0–300000-year chronostratigraphy. Quaternary Research 27: 1–
29.
Monteiro DP, Giarrizzo T, Isaac V (2009) Feeding ecology of juvenile dog snapper
Lutjanus jocu (Bloch & Shneider, 1801) (Lutjanidae) in intertidal mangrove
creeks in Curuçá estuary (North Brazil). Brazilian Archives of Biology and
technology 52 (6):1421-1430.
Moura RL, Francini-Filho RB, Chaves EM, Minte-Vera CV, Lindeman KC (2011)
Use of riverine through reef habitat systems by dog snapper (Lutjanus jocu)
in eastern Brazil. Estuarine, Coastal and Shelf Science 95 (1):274-278.
Moura RL, Lindeman KC (2007) A new species of snapper (Perciformes:
Lutjanidae) from Brazil, with comments on the distribution of Lutjanus
griseus and L. apodus. Zootaxa 1422:31-43.
Nei M (1987) Molecular Evolutionary Genetics. Columbia Univ. Press, New York,
NY, USA. 512p.
Posada D (2008) jModelTest: phylogenetic model averaging. Molecular Biology
and Evolution 25:1253-1256.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
89
Preveiro M, Minte-Vera CV, Freitas MO, Moura RL, Dei Tos C (2011) Age and
growth of the dog snapper Lutjanus jocu (Bloch & Schneider, 1801) in
Abrolhos Bank, Northeastern Brazil. Neotropical Ichthyology 9 (2):393-401.
Ramos-Onsins SE, Rozas J (2002) Statistical Properties of New Neutrality Tests
Against Population Growth. Molecular Biology and Evolution 19 (12):20922100.
Rezende SM, Ferreira BP (2004) Age, growth and mortality of dog snapper
Lutjanus jocu (Bloch & Schneider, 1801) in the northeastern coast of Brazil.
Brazilian Journal of Oceanography 52 (2):107-121.
Rocha LA, Rocha CR, Robertson RD, Bowen BW (2008) Comparative
phylogeography of Atlantic reef fishes indicates both origin and
accumulation of diversity in the Caribbean. BMC Evolutionary Biology 8:
157.
Rodrigues R, Scheneider H, Santos S, Vallinoto M, Sain-Paul U (2008) Low levels
of genetic diversity depicted from mitochondrial DNA sequences in a
heavily exploited marine fish (Cynoscion acoupa, Scianidae) from the
Northern coast of Brazil. Gnetics and Molecular Biology 31 (2):487-492.
Rogers AR (1995) Genetic evidence for a Pleistocene population expansion.
Evolution 49:608-615.
Rogers AR, Harpending H (1992) Population growth makes waves in the
distribution of pairwise genetic differences. Molecular
Biology and
Evolution 9:552-569.
Salles Rd, Fonteles-Filho AA, Furtado-Neto MAA, Carr SM, Freitas SMd (2006)
Morphometric and mitochondrial DNA analyses of the caribbean red
snapper, Lutjanus purpureus (Teleostei, Lutjanidae),in Western Atlantic off
Northern Brazil. Boletim do instituto de pesca - SP 32 (2):115-125.
Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T (1989) Molecular cloning: a laboratory
manual. 2nd ed. Could Spring Harbor Laboratory Press, New York 956p.
Sbisà E, Tanzariello F, Reyes A, Pesole G, Saccone C (1997) Mammalian
mitochondrial D-loop region structural analysis: identification of new
conserved sequences and their functional and evolutionary implications.
Gene 205:125-140.
Shulzitski K, McCartney MA, Burton ML (2009) Population connectivity among Dry
Tortugas, Florida, and Caribbean populations of mutton snapper (Lutjanus
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
90
analis), inferred from multiple microsatellite loci. Fishery Bulletin 107:501–
509.
Souza AS (2011) Análise da estrutura genética populacional da piraúna
(Cephalopholis fulva: Serranidae) ao longo da costa e ilhas oceânicas.
Dissertação, Univers. Federal do Rio Grande do Norte 49p.
Tajima F (1989) Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by
DNA polymorphism. Genetics 123:585-595.
Teixeira SF, Duarte YF, Ferreira BP (2010) Reproduction of the fish Lutjanus
analis (mutton snapper; Perciformes: Lutjanidae) from Northeastern Brazil.
Revista de Biología Tropical 58 (3):791-800.
Thompson JD, Higgins DG and Gibson TJ (1994) Clustal W: improving the
sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence
weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucl
Acid Res 22: 4673-4680.
Tzeng TD, Yeh SY, Hui CF (2004) Population genetic structure of the kuruma
prawn (Penaeus japonicus) in East Asia inferred from mitochondrial DNA
sequences. ICES Journal of Marine Science 61:913-920.
Van Oppen MJ, Gates RD (2006) Conservation genetics and the resilience of reef
building corals. Molecular Ecology 15: 3863–3883.
Vasconcellos AV, Vianna P, Paiva PC, Schama R, Solé-Cava A, (2008) Genetic
and morphometric differences between yellowtail snapper (Ocyurus
chrysurus, Lutjanidae) populations of the tropical West Atlantic. Genetics
and Molecular Biology 31 (1):308-316.
Watterson GA (1975) On the number of segregating sites in genetical models
without recombination. Theoretical Population Biology 7(2): 256–276.
Zhang J, Cai Z and Huang L (2006) Population genetic structure of crimson
snapper Lutjanus erythopterus in East Asia, revealed by analysis of the
mitochondrial control region. Journal of Marine Science (63) 693-704.
Estrutura genético populacional de cioba e dentão no litoral brasileiro
91
Conclusões
Com as informações obtidas no presente trabalho conclui-se que:
1. Lutjanus analis e Lutjanus jocu apresentam alta diversidade genética haplotípica
e nucleotídica, refletindo uma alta variabilidade genética para as espécies nos
diferentes pontos de distribuição amostrados.
2. A variabilidade genética é maior dentro das regiões geográficas que entre elas
como demonstrado pela AMOVA.
3. Os diferentes índices utilizados apontam um processo de expansão histórico
para L. analis e L. jocu ao longo do litoral do brasileiro com ocorrência estimada
durante o Pleistoceno.
4. L. analis e L. jocu apresentam elevado número populacional efetivo de fêmeas
compatível com a diversidade genética presente na população.
5. As espécies L. analis e L. jocu, representam uma única população panmítica ao
longo do litoral brasileiro, e isto deve ser levado em consideração no
desenvolvimento de futuros planos de manejo deste recurso.
6. A sobre-pesca atualmente presente para ambas as espécies não demonstra
efeitos detectáveis com o marcador utilizado na variabilidade genética das
mesmas.
7. Os dados genéticos não excluem riscos decorrentes da exploração histórica
sofrida por L. analis e L. jocu.
8. L. analis e L. jocu aparentemente apresentam variabilidade genética suficiente
para formação de estoques doadores em possíveis futuras iniciativas de
piscicultura para as espécies.
9. Os dados por hora demonstrados devem ser somados a futuros estudos com
utilização de mais marcadores moleculares seletivamente neutros e novas
ferramentas genômicas, para desenvolvimento de futuros planos de manejo e
conservação de ambas as espécies.