O pombo-passageiro é famoso pela enormidade de sua população histórica na América do Norte (estimada em 3 a 5 bilhões) e por sua rápida extinção em face da matança em massa por humanos. No entanto, permanece um mistério por que a espécie não foi capaz de sobreviver em pelo menos alguns pequenos, populações isoladas.

Uma teoria, o que é consistente com os resultados de um novo estudo publicado em 17 de novembro em Ciência , sugere que os pombos passageiros estavam bem adaptados para viver em grandes bandos, mas mal adaptado para viver em grupos menores, e a mudança no tamanho da população aconteceu tão rápido que eles foram incapazes de se adaptar.

"Os pombos-passageiros se deram muito bem por dezenas de milhares de anos, e então de repente eles foram extintos. Paradoxalmente, seu enorme tamanho populacional pode ter sido um fator em sua extinção, "disse a autora correspondente Beth Shapiro, professor de ecologia e biologia evolutiva da UC Santa Cruz.

A equipe de Shapiro analisou a diversidade genética dos pombos passageiros, usando DNA recuperado de espécimes de museu. Os pesquisadores confirmaram observações anteriores de diversidade genética notavelmente baixa na população de pombos passageiros. Mas onde os pesquisadores anteriores viram evidências de uma população instável que flutuou entre altos e baixos, o novo estudo chegou a conclusões muito diferentes.

"O que fizemos, o que o estudo anterior não fez, era observar a variação da diversidade em todo o genoma. Descobrimos que não era apenas menor do que o esperado no geral, também era mais variável, e pudemos ver onde essas regiões de alta e baixa diversidade estão no genoma do pombo-passageiro, "disse a primeira autora Gemma Murray, um pesquisador de pós-doutorado no Laboratório de Paleogenômica de Shapiro na UC Santa Cruz.

A análise revelou padrões no genoma do pombo-passageiro, indicando que a baixa diversidade genética da espécie era o resultado da seleção natural, causando a rápida disseminação de mutações benéficas pela população e a eliminação de mutações ruins. Os pesquisadores não encontraram os mesmos padrões de diversidade genética em todo o genoma no pombo-de-cauda-faixa intimamente relacionado, que tem uma população relativamente pequena de cerca de 2 milhões nativos do oeste da América do Norte.

"Quando olhamos para as taxas de evolução adaptativa e seleção purificadora em ambas as espécies, encontramos evidências de que a seleção natural resultou em uma taxa mais rápida de evolução adaptativa em pombos passageiros e uma eliminação mais rápida de mutações deletérias, Murray disse. "Isso é exatamente o que você esperaria ver se a seleção estivesse causando as diferenças na diversidade genética."

Quando uma mutação benéfica se espalha pela população, carrega consigo trechos adjacentes de DNA, portanto, as gerações subsequentes carregam não apenas a boa mutação, mas seções inteiras de DNA idêntico. Essas regiões de baixa diversidade podem ser quebradas por recombinação, o processo no qual cromossomos emparelhados trocam seções de DNA durante a formação de óvulos e espermatozoides (o que explica por que os pais não passam cópias exatas de seus cromossomos para seus filhos).

A recombinação tende a acontecer com menos frequência no meio dos cromossomos do que nas extremidades, uma tendência que é especialmente pronunciada em pássaros. No genoma do pombo-passageiro, os pesquisadores descobriram que áreas de baixa diversidade genética estavam no meio dos cromossomos, enquanto regiões de maior diversidade estavam nas extremidades.

"Nas extremidades dos cromossomos, nada é arrastado junto com a mutação benéfica por causa da alta taxa de recombinação, "Shapiro explicou.

Quando os pesquisadores analisaram quais tipos de genes mostraram evidências de evolução adaptativa, eles encontraram muitos que podem estar relacionados a aspectos da ecologia de pombos passageiros e às demandas de viver em grandes bandos. Entre os 32 genes com forte evidência de evolução adaptativa estavam genes associados ao sistema imunológico e redução do estresse (grande, populações densas tendem a ter uma alta carga de doenças e estresse social) e com a capacidade de comer muitos certos alimentos.

Esses achados são consistentes com a ideia de que a adaptação do pombo-passageiro a grandes populações pode ter se tornado um risco quando sua população foi reduzida. "Nossas descobertas se encaixam nessa história, e não encontramos nenhuma evidência de que a população era instável antes que as pessoas começassem a caçá-los, "Murray disse.

O estudo também tem implicações teóricas importantes para os geneticistas populacionais. A teoria da população prevê que espécies com grandes populações devem ter maior diversidade genética do que aquelas com populações menores, mas esta previsão assume que a maior parte do genoma está evoluindo "neutra" por meio de deriva genética, acumulando mutações aleatórias sem efeitos benéficos nem deletérios. Os geneticistas populacionais costumam usar modelos que pressupõem uma evolução neutra para fazer inferências sobre a história de uma população.

"É uma suposição comum que se uma espécie tem baixa diversidade genética, passou por um gargalo populacional em algum momento no passado, "Murray explicou.

Mas as previsões teóricas sobre a relação entre o tamanho da população e a diversidade genética não são confirmadas no mundo real. Isso é conhecido como o paradoxo de Lewontin (em homenagem ao biólogo evolucionista Richard Lewontin), e de acordo com Shapiro, pode ser porque a seleção natural é mais eficiente em populações maiores e pode suprimir os efeitos de mudanças aleatórias, tornando inválida a suposição de evolução neutra.

Prevê-se que a seleção natural tenha uma influência maior em grandes populações, porque mutações fortemente benéficas são mais prováveis ​​de surgir, e também porque em pequenas populações, eventos aleatórios têm um efeito maior sobre o que é passado para a próxima geração.

A evidência em apoio a esta explicação do paradoxo de Lewontin foi apresentada em um artigo de 2015 por Russell Corbett-Detig, professor assistente de engenharia biomolecular na UC Santa Cruz e co-autor do novo artigo. O pombo-passageiro e o pombo-rabo-de-banda, espécies semelhantes com tamanhos populacionais muito diferentes, ofereceu uma oportunidade perfeita para testar a ideia, Shapiro disse.

"A interação entre a paisagem de recombinação e o enorme tamanho da população de pombos passageiros nos permite ver o que está por trás do paradoxo de Lewontin, "Shapiro disse." Na maioria das espécies, é provavelmente seguro assumir que a maior parte do genoma está evoluindo de forma neutra, mas para espécies com populações muito grandes, podemos hesitar. Essas ferramentas que usam a diversidade genética para fazer inferências sobre as mudanças históricas no tamanho de uma população não funcionam de forma alguma para o pombo-passageiro. "