O Ártico é uma região difícil para a vida colonizar. As plantas que vivem aqui precisam lidar com grandes variações de temperatura e uma curta estação de crescimento. Pesquisas encontraram poucas espécies de plantas crescendo aqui, mas a pesquisa de Lovisa Gustafsson e colegas mostra que parte da biodiversidade no Ártico está escondida.
O estudo se baseia em trabalhos anteriores que encontraram três espécies de Draba, ou gramíneas brancas, pode ser mais de três espécies. Essa diversidade inesperada deveu-se ao isolamento reprodutivo. Embora as plantas possam parecer semelhantes, elas não se reproduzem umas com as outras e os híbridos que produzem são estéreis.
Essa especiação é um desafio ao pensamento evolutivo atual. Como Grundt como colegas escrevem em seu artigo: “A flora do Ártico há muito é vista como depauperar. De fato, a diminuição da diversidade biológica com o aumento da latitude é um dos mais antigos padrões reconhecidos na ecologia. A diversidade, no entanto, tem sido tipicamente quantificada como o número de espécies morfológicas ou 'taxonómicas'. Pouco se sabe sobre a diversidade biológica de espécies no Ártico, porque o reconhecimento de espécies biológicas requer informações sobre isolamento reprodutivo”.
Grundt e colegas propõem que o ártico Draba desenvolveu isolamento reprodutivo para criar novas espécies. Um problema com a ideia de isolamento reprodutivo proposta por esses autores é que ele é rápido. O isolamento reprodutivo leva tempo para se desenvolver. Quanto tempo? Neste artigo, Gustafsson e seus colegas se referem a trabalhos anteriores que consideram necessário quatro milhões ou mesmo oito milhões anos para se desenvolver. Eles apontam que isso é um problema quando as estimativas da idade da tundra ártica estão entre dois e três milhões de anos.
Portanto, é Draba uma aberração, ou algo mais está acontecendo no Ártico que não sabemos?
Para descobrir, Gustafsson e seus colegas fizeram experimentos com espécies coletadas no Ártico circumpolar. Eles selecionaram seis espécies em quatro famílias distantemente relacionadas. Eles então começaram a cruzar plantas consideradas da mesma espécie reunidas a várias distâncias umas das outras. Isso produziu mais de setecentas plantas que a equipe levou à maturidade. Eles então testaram para ver se os híbridos eram estéreis. Se as plantas fossem da mesma espécie, você esperaria ter descendentes férteis. Gustafsson e seus colegas levaram seu estudo um passo além do trabalho anterior de Grundt e colegas. Eles olharam para as sementes híbridas.
Eles se referiram a outro trabalho que descobriu que, mesmo quando os híbridos produziam sementes, essas sementes podiam não ser viáveis, resultando em falha de semente híbrida. Sabe-se que a falha da semente híbrida pode se desenvolver rapidamente. Essa falha geralmente ocorre quando algo interfere no desenvolvimento do endosperma, a parte da semente que fornece energia para crescer.
Os resultados foram impressionantes. Gustafsson e colegas escrevem: “Descobrimos que fortes incompatibilidades híbridas também se desenvolveram em cinco (das seis examinadas) espécies árticas pertencentes a outros gêneros de Brassicaceae (Cardamina bellidifolia e Cochlearia groenlandica) bem como para outras famílias de plantas distantemente relacionadas; Saxifragaceae (Hiperbórea Saxifraga), ranunculáceas (Ranúnculo pigmeu) e Caryophyllaceae (Silene uralensis). Notavelmente, a maioria das populações examinadas de cada uma dessas cinco espécies taxonômicas, bem como das três examinadas por Grundt et al. (2006) acumularam incompatibilidades híbridas e, portanto, podem ser consideradas espécies incipientes. Estudos futuros são necessários para abordar a potencial diferenciação morfológica entre essas populações, mas é notável que nenhuma ou apenas pouca variação morfológica intraespecífica foi relatada dentro dessas espécies na literatura taxonômica…”
As descobertas são um tanto surpreendentes. Pensa-se que existe um gradiente latitudinal na diversidade de espécies. Os trópicos são considerados hotspots onde se encontra a maior parte da diversidade e, à medida que se avança para os pólos, o número de espécies diminui. É uma ideia formada por não reconhecer parte da diversidade do Ártico. Em vez de as forças que impulsionam a especiação nos trópicos serem meramente mais fortes, elas podem ser diferentes.
Um fator para essa diferença pode ser gargalos genéticos. Ter um pequeno pool genético pode levar ao desenvolvimento de incompatibilidades genéticas entre as populações. Isso é apoiado por trabalhos que mostram uma diminuição na diversidade genética longe de Beríngia como as plantas colonizaram o Ártico após a última glaciação.
Em conjunto com isso, polinizadores não confiáveis significam que a autopolinização pode ser a estratégia reprodutiva dominante para as plantas. Eles cessam, ou pelo menos reduzem drasticamente, a troca de genes com outras populações, ajudando a criar barreiras entre as plantas. Os autores escrevem que o selfing foi de fato um problema. “Nossos resultados são notáveis, pois todas as cinco espécies de autofecundação que cruzamos com sucesso mostraram esterilidade híbrida intraespecífica generalizada, enquanto a única espécie de cruzamento para a qual conseguimos obter dados de cruzamento, Silene acaulis, não.”
“Nossos resultados mostrando especiação incipiente generalizada e rápida em plantas do Ártico contrastam fortemente com a visão do Ártico como um “congelador evolutivo” com baixas taxas evolutivas e pouca diversidade de espécies devido a restrições ambientais extremas, como baixa temperatura, uma curta estação de crescimento , e seca…”, escrevem Gustafsson e colegas. “Em vez disso, nossos resultados se somam a um crescente corpo de evidências sugerindo que plantas e animais em altas latitudes podem apresentar taxas de especiação mais altas, bem como taxas de extinção mais altas, em comparação com os trópicos…”
ARTIGO DE PESQUISA
Gustafsson, ALS, Gussarova, G., Borgen, L., Ikeda, H., Antonelli, A., Marie-Orleach, L., Rieseberg, LH, Brochmann, C., 2021. A rápida evolução do isolamento reprodutivo pós-zigótico é generalizada em linhagens de plantas árticas. Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcab128
