A truta-de-rio pode ter um truque genético para se adaptar, com limitações, às ondas de calor que ameaçam a sua existência. Há anos que os cientistas sabem que a truta das ribeiras – uma espécie icónica de peixe de água fria, nativa de riachos e lagos do leste dos Estados Unidos e do Canadá – é extremamente vulnerável ao aquecimento das temperaturas, tendo mais de metade dos seus habitats sido caracterizados como altamente sensíveis e vulneráveis a essas alterações por investigadores do Serviço Florestal dos EUA em 2010.
Agora, um novo estudo conduzido por investigadores da Penn State sugere que a truta-das-ribeiras é capaz de montar uma resposta genética protetora ao stress térmico que pode ser transmitida de uma geração para outra.
“As respostas ao stress térmico apresentaram um elevado grau de plasticidade, com a truta-das-ribeiras a exibir a capacidade de se aclimatar e aumentar a tolerância a temperaturas mais elevadas”, afirmou o líder da equipa, Jason Keagy, professor assistente de investigação em ecologia comportamental da vida selvagem. “O nosso estudo abrangeu duas ondas de calor e a alteração global dos padrões de expressão foi mais intensa durante a segunda onda de calor. Pensamos que a primeira onda ‘preparou’ a resposta para a segunda”.
Em descobertas recentemente publicadas na Science of the Total Environment, os investigadores relataram que grupos de genes envolvidos na resposta imunológica e na atividade de transporte de oxigénio foram regulados positivamente e negativamente, respetivamente, em temperaturas mais altas da água em duas ondas de calor sucessivas em julho e agosto de 2022 em quatro pequenos riachos de montanha no centro da Pensilvânia.
“Detetar essas impressões digitais de expressão genica de stress térmico permite-nos ‘perguntar’ diretamente aos peixes como se estão a sentir, se estão stressados…”, disse Keagy.
A estudante de pós-graduação Sarah Batchelor, à esquerda, coautora do estudo, e Julia Langlois, assistente de pesquisa de graduação, procuram trutas para mostrar no Big Poe Creek. Foto: Jason Keagy/Estado da Pensilvânia
A equipa monitorizou de perto as temperaturas do ar e da água e recolheu amostras de 116 trutas-das-ribeiras em oito momentos durante as ondas de calor em cada um dos quatro riachos. Keagy e os seus colaboradores extraíram o ARN dos peixes – o material genético utilizado para construir proteínas e ajudar a regular as funções biológicas – das suas guelras sem os ferir.
Sequenciaram o ARN, uma técnica que revela o número de moléculas e a ordem pela qual aparecem, e quantificaram os níveis de expressão de 32 670 transcrições genéticas únicas, que transportam as instruções para as proteínas essenciais para o funcionamento das células e dos tecidos. A equipa descobriu que os padrões gerais de expressão dos genes em resposta à alteração da temperatura da água eram semelhantes entre os peixes dos quatro riachos estudados.
Os investigadores também detetaram 43 genes que foram diferencialmente expressos em diferentes momentos e seguiram o mesmo padrão de expressão durante as duas ondas de calor. Destes genes, 42 estavam relacionados com a temperatura da água. Alguns destes genes diferencialmente expressos – incluindo os que produzem proteínas de choque térmico e proteínas do metabolismo do frio – foram associados a respostas à temperatura noutros estudos, disseram os investigadores.
Keagy observou que a truta de ribeiro começa a sofrer declínios na taxa de crescimento em água acima dos 61 graus Fahrenheit e stress térmico agudo acima dos 68 graus Fahrenheit (20ºC), com temperaturas térmicas máximas críticas atingidas perto dos 84 graus Fahrenheit (28,9ºC). Explicou que a frequência e a intensidade dos fenómenos meteorológicos extremos estão a aumentar, o que se prevê que venha a reduzir os habitats térmicos adequados para estas espécies, especialmente quando combinados com outras alterações ambientais, como a utilização do solo, que elimina as florestas ao longo dos cursos de água, e a introdução de concorrentes não nativos, como a truta castanha.
“De forma crítica, os fenómenos meteorológicos extremos podem ser fatores mais importantes de extirpação – desaparecimento estatal ou regional de uma espécie – e de seleção do que as alterações nas médias anuais ou sazonais, e representam uma ameaça particularmente grande para os organismos de sangue frio com temperaturas corporais que flutuam com o seu ambiente”, afirmou Keagy.
Estudar a resposta genética dos peixes à temperatura na natureza, onde as condições são “confusas”, e não nas condições controladas de um laboratório, foi uma tarefa complicada e exigente, salientou Keagy.
“Este estudo foi um grande empreendimento”, afirmou. “Identificámos ondas de calor utilizando as previsões meteorológicas locais da temperatura do ar e tentámos capturar peixes no início, no pico, no fim e uma semana após cada onda de calor. Não tínhamos forma de prever a reação das temperaturas da água dos cursos de água. E, no entanto – sob a direção da nossa talentosa aluna de pós-graduação Sarah Batchelor, coautora do artigo – conseguimos fazê-lo muito bem. Depois, a análise dos dados não foi simples – os estudos de expressão genética tendem a ser muito mais simples quando realizados em laboratório – mas o bolseiro de pós-doutoramento do nosso laboratório, o primeiro autor Justin Waraniak, encontrou formas novas e criativas de analisar os dados”.
Este estudo foi um dos primeiros a testar o campo emergente da transcriptómica da paisagem, recentemente concebido por uma equipa interdisciplinar liderada por cientistas da Faculdade de Ciências Agrícolas da Penn State. A equipa, dirigida por Keagy, formulou a hipótese de ser possível recolher animais e plantas na natureza e determinar quais os genes que se encontram na paisagem.
