p Com 72 espécies identificadas atualmente, Espeletia é um gênero de planta endêmica do paramo, um bioma alpino úmido exclusivo do norte dos Andes. Este gênero, que habita o ecossistema de alta altitude mais diverso do mundo, é um excelente exemplo de sucesso adaptativo. p Em um novo estudo, Cientistas brasileiros investigaram a diversidade e distribuição geográfica de Espeletia no paramo; os resultados, publicado em agosto de 2017 em Relatórios Científicos , sugerem que os pesquisadores podem reconstituir com mais precisão todo o processo de especiação via metabolômica.

p A metabolômica é uma área de estudo com foco nas substâncias químicas sintetizadas por um organismo vivo - um subproduto de seu metabolismo - que é usado para mapear compostos químicos inerentes a uma determinada espécie. Para fazer isso, uma combinação de técnicas envolvendo extratos de plantas, dados geográficos, e estatísticas multivariadas são necessárias. Estudos desse tipo são geralmente baseados em genômica, Análise de marcadores de DNA ou comparações morfológicas.

p Pesquisadores da Escola de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo (FCFRP-USP) no Brasil usaram a impressão digital metabólica pela primeira vez para explicar as histórias evolutivas e as características biogeográficas da Espeletia.

p "Basicamente, pegamos as composições químicas das espécies de Espeletia e seu metaboloma e encontramos uma correlação com suas origens geográficas. As espécies presentes nos mesmos locais exibem perfis químicos semelhantes. O mesmo link já havia sido encontrado usando marcadores moleculares, mas em uma escala geográfica maior. Isso mostra que a geografia dos Andes não determinou apenas a evolução desse grupo de plantas, e possivelmente de outros grupos de plantas na região, mas também moldaram as composições químicas dessas espécies, "disse Federico Padilla, um dos autores do artigo.

p Com base em estudo apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) por meio de bolsa regular de pesquisa, o artigo confirma uma hipótese sobre a origem e as rotas de migração de Espeletia ao longo dos Andes setentrionais propostas por pesquisadores do Museu Nacional de História Natural dos Estados Unidos, parte da Smithsonian Institution, na década de 1990, que era até então parcialmente suportado por marcadores moleculares.

p De acordo com esta hipótese, o estoque original de Espeletia se diversificou quando a primeira população do gênero começou a se expandir em duas direções a partir da parte oeste da Cordilheira de Mérida, o maior maciço da Venezuela. Um ramo moveu-se ao longo dos Andes venezuelanos, enquanto o outro mudou-se para oeste e sudoeste ao longo dos Andes colombianos e para o norte do Equador.

p "Historicamente, esse tipo de análise foi baseado em marcadores moleculares. Contudo, a análise genética é incapaz de determinar tendências biogeográficas específicas com precisão satisfatória em grupos que evoluíram recentemente, como o gênero Espeletia, para o qual ele apenas identifica dois grupos, as espécies venezuelana e colombiana, "Padilla disse.

p Adaptação evolutiva do ponto de dados dos metabólitos

p A hipótese Smithsonian foi confirmada por uma análise dos metabólitos secundários (ou seja, os compostos químicos envolvidos nas adaptações das plantas ao ecossistema), que apontou padrões de distribuição geográfica e diversificação química nos páramos andinos.

p "Cada tipo de marcador tem vantagens e desvantagens, “disse o Professor Fernando Batista da Costa, Orientadora de Padilla e coautora do artigo publicado em Relatórios Científicos . "Ao contrário dos animais, as plantas não podem se mover para se adaptar a este ou aquele ambiente. Em vez de, eles produzem uma vasta gama de compostos químicos que os ajudam a se adaptar ao local onde crescem. "

p A topografia acidentada dos Andes torna o paramo um bioma altamente fragmentado, biologicamente e geograficamente comparável a um arquipélago no qual "ilhas" de vegetação de campo aberto são separadas por densas florestas ou vales profundos que impedem as espécies de plantas de se comunicarem com outros paramos.

p De acordo com o artigo, este isolamento geográfico é um fator particularmente influente para espécies com dispersão de sementes limitada e falta de polinizadores de longa distância, como é o caso da Espeletia.

p “Provamos que seu isolamento favoreceu a especiação alopátrica, significando especiação ocorrendo em regiões separadas por causa de barreiras geográficas. Darwin propôs esse tipo de especiação em sua teoria da evolução como resultado de suas observações no arquipélago de Galápagos. Ele viu lá que diferentes ilhas tinham espécies diferentes e que essas espécies eram relacionadas entre si, “Disse Batista da Costa.

p As análises dos pesquisadores das composições químicas mostraram que as espécies de Espeletia em diferentes paramos diferem não apenas genética e morfologicamente, mas também quimicamente.

p "Em cada parâmetro, a maioria das espécies acumula diferentes compostos químicos que podem estar ligados à sua adaptação a essa área geográfica particular, "Padilla disse." Nós demonstramos, usando evidências químicas, que a especiação alopátrica ocorreu nestes paramos e grupos de espécies, como havia sido proposto na década de 1990. "

p Aplicação da metabolômica em outras áreas

p De acordo com os pesquisadores, esta abordagem pode ser usada para estudar praticamente todos os metabólitos de uma planta ao mesmo tempo.

p "Na fitoquímica clássica, estudamos uma planta por vez e geralmente identificamos algumas substâncias químicas, "Padilla disse." Com as novas técnicas e equipamentos, como a cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa que usamos, agora podemos montar 100 ou mais extratos de plantas, analisá-los todos ao mesmo tempo, e obter uma matriz de dados potencialmente representando mais de 1, 000 compostos químicos. "

p Os pesquisadores destacam que modelos análogos podem ser usados ​​para obter impressões digitais metabólicas de outras plantas com o objetivo de analisar suas histórias biogeográficas e evolutivas. “Este novo modelo pode ser usado na agricultura, ou para plantas medicinais, ou mesmo pela polícia, por exemplo, para identificar a origem da maconha consumida em uma determinada região, "disse Batista.