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Relação genética à composição da comunidade e à evolução do ecossistema

É sabido por todos que os genes controlam traços tais como a cor do olho e do cabelo. Mas um grande grupo de cientistas de dois continentes encontrou que os genes de um controle do organismo não somente as características daquele individual mas igualmente ditam o comportamento dos milhares de outros organismos em uma comunidade.

Dizem estes genes, de facto, influenciam a evolução de um ecossistema inteiro.

“Nós estamos empurrando um campo de pesquisa novo inteiro,” disse o investigador principal Tom Whitham, professor dos regentes de ciências biológicas na universidade do norte do Arizona.

É um campo que não seja explorado antes. Apesar de tudo, a ideia de olhar os genes dos milhares de espécies mesmo em uma comunidade simples é desanimada o melhor possível.

“O que nós fizemos é zera dentro em uma espécie da fundação, porque não todas as espécies são como igualmente importantes ecològica,” Whitham disse. A fundação, ou a chave, espécie são neste caso a árvore do cottonwood, que é a primeira árvore para ter todos seus genes arranjados em seqüência, ou traçado.

Entre os genes sob o estudo são aqueles que controlam o nível de taninos nos cottonwoods, que são árvores dominantes em habitat ribeirinhos no oeste. Os indivíduos diferentes, ou os genótipo, dos cottonwoods têm níveis diferentes de taninos.

Estes níveis genetically controlados do tanino conduzem a estrutura--ou fenótipo--de uma floresta ribeirinho, de acordo com Whitham. Os taninos afectam a taxa da decomposição de folhas do cottonwood, que afecta por sua vez a fertilidade dos solos, que afecta os micróbios no solo, que afectam os insectos que vivem no solo ou comem as folhas, que afectam os pássaros que alimentam nos insectos, e assim por diante.

Na introdução de julho da genética das revisões da natureza e na introdução de maio da evolução, Whitham e os pesquisadores companheiros discutem como este fenótipo é hereditário em um nível do ecossistema. Isto é, a descendência de uma árvore é provável apoiar as mesmas comunidades dos organismos e dos processos do ecossistema que seus pais apoiaram.

É uns locais com implicações de grande envergadura. Considere, por exemplo, esforços da conservação para preservar a biodiversidade face à destruição do habitat, às alterações climáticas e aos outros impactos no ambiente. Plantando as árvores que são resultado genetically diverso da vontade na diversidade aumentada da outra espécie na comunidade dependente. Maior a diversidade da árvore, maior a possibilidade de espécie associada que sobrevive à degradação ambiental.

“Não é bastante para salvar raro e a espécie em vias de extinção. Nós precisamos de salvar a diversidade genética na espécie da fundação,” disse Jennifer Schweitzer, um co-autor do papel da genética das revisões da natureza e do pesquisador pos-doctoral em NAU. “Ter a diversidade genética alta nestas espécies da fundação é seguro contra mudanças no futuro.”

A pesquisa igualmente tem ramificação quando se trata dos organismos genetically alterados e dos seus efeitos nas paisagens em que são introduzidas. Por exemplo, as relvados que são alteradas genetically para impedir o crescimento da erva daninha poderiam passar essa resistência avante às plantas exóticas, que então puderam tomar sobre uma comunidade e mudam a evolução desse ecossistema.

Mais de 50 pesquisadores dos Estados Unidos, do Canadá e da Austrália estão estudando este motorista genético da estrutura da comunidade e da evolução do ecossistema. O trabalho é financiado pelas fronteiras uns $5 milhões no subsídio de investigação biológico Integrative do National Science Foundation. O projecto inclui cientistas de uma multidão de disciplinas porque, como Whitham diz, “ninguém pessoa tem todas as habilidades para fazer isto.”

“Este é um projecto emocionante com o impacto global, desenhando na experiência dos geneticista, ecologistas, biólogos moleculars, biogeographers e outro,” disse Chris Greer, director de programa no National Science Foundation. “Os resultados são esperados derramar não somente a luz em como a função de comunidades biológica complexa mas para informar esforços para endereçar o impacto das actividades humanas, tais como a fragmentação da paisagem, em ecossistemas forçados através do planeta.”

Os pesquisadores são os primeiros para estudar a estrutura genética das comunidades e de ecossistemas no selvagem. Plantaram diversos “jardins comuns experimentais” dos cottonwoods no Arizona e em Utá. As árvores são propagadas na estufa da pesquisa de NAU. Com o fingerprinting de ADN, os cientistas conhecem a composição genética precisa de cada árvore.

Em uma experiência, o grupo de Whitham trabalhou com o departamento da recuperação para plantar aproximadamente 10.000 árvores na reserva natural nacional de Cibola ao longo do Lower Colorado River, aproximadamente 20 milhas ao sul de Blythe, Califórnia, para examinar como a diversidade genética a nível do suporte influencia as comunidades e processos do ecossistema.

“O departamento da recuperação obtem a restauração fora deste projecto, e nós obtemos esta experiência incrível,” disse Whitham.

Todas as experiências, têm excedido até agora as expectativas dos pesquisadores. “Inicialmente nós pensamos que [influências genéticas] seja mais localizado--que as influências seriam menos genéticas e mais ambientais porque nós nos transportamos além do jardim comum local que se ajusta a todos os E.U. ocidentais” na extremidade, contudo, Whitham disse, “os genes da planta são distante mais importantes do que nós os esperamos nunca ser.”

Agora os pesquisadores querem saber se seus resultados guardaram verdadeiro em ambientes diferentes em todo o mundo. “Para compreender como importante algo é, você tem que testar em lugar múltiplos,” Whitham disse.

Um estudo paralelo em Austrália que examina a árvore de eucalipto enquanto a espécie da fundação está rendendo os mesmos resultados que os estudos em cottonwoods. E Whitham apenas retornou de África do Sul e de Bornéu em 3Sudeste Asiático, onde está plantando as sementes para um estudo mais adicional.