Análise das flutuações na efetividade da barreira biogeográfica do Amazonas através da datação das divergências de espécies-irmãs entre o Brasil e o Caribe

Abstract

Estudos de biogeografia auxiliam no entendimento melhor sobre a biosfera, a história da Terra, e os processos que atuam na formação e diferenciação de espécies. Boa parte desses estudos são análises de barreiras biogeográficas e as suas respectivas efetividades na especiação de fauna. Porém, apesar de existirem muitas pesquisas sobre biogeografia e biodiversidade de fauna marinha, são poucos os trabalhos que focam no Oceano Atlântico Ocidental tropical, e menos ainda que trazem como resultados principais a efetividade da ação do fluxo de água doce Amazonas-Orinoco na especiação entre as províncias biogeográficas do Brasil e do Caribe. Esse trabalho buscou compilar dados de pares de espécies-irmãs Brasil-Caribe através de um levantamento bibliográfico, a fim de analisar suas respectivas divergências genéticas pelo relógio molecular e avaliar a efetividade da Barreira Amazônica como barreira biogeográfica nos processos de especiação entre províncias. Para esse estudo, foram colhidos dados genéticos de 38 pares de espécies-irmãs de seis grupos distintos de organismos marinhos associados a ambientes recifais: peixes, algas, corais, crustáceos, gastrópodes, e equinodermos. Os dados de cada par incluíram informações de porcentagem de distância genética entre sequências analisadas, taxa de evolução pelo relógio molecular em porcentagem por milhão de anos, e datação do início da divergência entre espécies em milhões de anos. As datações de divergência dos pares de espécies-irmãs foram comparadas com as flutuações no nível do mar ao longo do tempo. A partir dessas, foi possível avaliar a ação da Barreira Amazônica na especiação de organismos marinhos do Atlântico Ocidental tropical em geral, com anotações específicas para cada grupo individual. Os resultados finais indicam que as flutuações na efetividade da Barreira Amazônica estão diretamente relacionadas às flutuações no nível eustático do mar ao longo da história geológica da Terra, visto que os períodos de nível do mar reduzido coincidem com períodos com maior ocorrência de separações entre sequências genéticas de espécies Brasil-Caribe. Esta observação apoia a hipótese de que a dispersão entre províncias pode ocorrer com mais facilidade quando o aumento do nível do mar provoca uma diminuição nas mudanças físicas da área de descarga no Oceano Atlântico. Por outro lado, a divergência molecular ocorre com mais facilidade quando o nível do mar diminui, favorecendo mais a especiação por vicariância, por dificultar a dispersão e a passagem de indivíduos de populações Brasil-Caribe pela barreira.

Studies of biogeography aid in the better understanding of the biosphere, the history of Earth, and the processes that act in the formation and differentiation of species. A good portion of these studies are analyses of biogeographical barriers and their effectiveness of the speciation of fauna. However, although there are many studies about biogeography and biodiversity of marine fauna, few of them focus on the Tropical Western Atlantic, with even fewer examples focusing on the effectiveness of the freshwater Amazon-Orinoco outflow on speciation between the biogeographical provinces of Brazil and the Caribbean. This study sought to compile data for pairs of Brazil-Caribbean sister species from the available literature, so as to analyze their respective genetic divergences using molecular clocks and thus evaluate the effectiveness of the Amazon Barrier as a biogeographical barrier in the processes of speciation between provinces. For this study, genetic data were gathered from 38 sister species pairs from six distinct groups of marine reef organisms: fish, algae, coral, crustaceans, gastropods, and echinoderms. The data for each pair included percentage of divergence between analyzed sequences, rate of evolution according to the molecular clock in percentage per million years, and estimated dates of the beginning of divergence between species in millions of years. The divergence dates of the pairs of sister species were compared with fluctuations in sea level throughout time. From these, it was possible to evaluate the action of the Amazon Barrier in the speciation of marine organisms of the Tropical West Atlantic in general, with specific notes for each individual group. The final results indicate that fluctuations in the effectiveness of the Amazon Barrier are directly related to fluctuations in eustatic sea level throughout the Earth's geological history, since the observed periods of relatively low sea level coincide with periods of greater incidence of separation between genetic sequences of Brazil-Caribbean species. This observation supports the hypothesis that dispersal between provinces may occur more easily when a rise in sea level provokes a decrease in the physical changes of the discharge area in the Atlantic Ocean. On the other hand, molecular divergence occurs more easily when sea level drops, favoring speciation by vicariance by impeding dispersal and passage of individuals of Brazil-Caribbean populations through the barrier.