DENIS BRUNO SANTOS MARQUES NUNES
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
Programa de Pós-Graduação em Diversidade Biológica e Conservação nos
Trópicos
DENIS BRUNO SANTOS MARQUES NUNES
CONHECER PARA CONSERVAR: ACESSANDO A DIVERSIDADE GENÉTICA, COM
DNA BARCODE, NA ICTIOFAUNA DO RIO SÃO FRANCISCO
MACEIÓ - ALAGOAS
Fevereiro/2023
DENIS BRUNO SANTOS MARQUES NUNES
CONHECER PARA CONSERVAR: ACESSANDO A DIVERSIDADE GENÉTICA, COM
DNA BARCODE, NA ICTIOFAUNA DO RIO SÃO FRANCISCO
Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação
em
Diversidade
Biológica
e
Conservação nos Trópicos, Instituto de Ciências
Biológicas e da Saúde. Universidade Federal de
Alagoas, como requisito para obtenção do título de
Mestre em CIÊNCIAS BIOLÓGICAS, área de
concentração em Conservação da Biodiversidade
Tropical.
Orientador: Prof. Dr. Uedson Pereira
Jacobina
MACEIÓ - ALAGOAS
Fevereiro/2023
Catalogação na Fonte
Universidade Federal de Alagoas
Biblioteca Central
Divisão de Tratamento Técnico
Bibliotecário: Marcelino de Carvalho Freitas Neto – CRB-4 - 1767
N972c Nunes, Denis Bruno Santos Marques.
Conhecer para conservar : acessando a diversidade genética, com DNA barcode,
na ictiofauna do rio São Francisco / Denis Bruno Santos Marques Nunes. – 2023.
78 f. : il.
Orientador: Uedson Pereira Jacobina.
Dissertação (mestrado em Ciências Biológicas) – Universidade Federal de
Alagoas. Instituto de Ciências Biológicas e da Saúde. Programa de Pós-Graduação
em Diversidade Biológica e Conservação nos Trópicos. Maceió, 2023.
Inclui bibliografias.
1. Peixes neotropicais. 2. DNA mitocondrial. 3. Diversidade genética. 4.
linhagens crípticas. 5. Erros de identificação de espécies. I. Título.
CDU: 577.21
DEDICATÓRIA
À minha querida Mãe Adeliene Marques e aos meus queridos familiares, que amei muito
e hoje os guardo na lembrança: Roberto Marques, Danielle Marques, Vicentina Marques,
José Nunes e Maria José Ciqueira.
AGRADECIMENTOS
À minha Mãe Adeliene Marques, que sempre esteve ao meu lado, desde os
momentos mais difíceis aos mais felizes. Seu apoio incondicional para o desenvolvimento
do meu Mestrado me deu forças para prosseguir diante de alguns problemas que enfrentei
durante este período. A Sra. desempenhou papel essencial em minha caminhada.
À Tia Quitéria Lima, minha segunda mãe, pelo amor, apoio e pela paciência e
carinho ao me atender em incontáveis chamadas de vídeo.
Ao meu irmão Roberto Marques, e aos meus sobrinhos, Roberto Neto, Miguel
Matheus e Lara Valentina, por tornarem minha vida mais leve.
Aos meus amigos Leyciane Costa, Rosângela Pereira, Rayane Pereira, Rayara
Pereira, e Henrique Brito por sempre estarem ao meu lado, me aconselhando
valiosamente e pelas boas risadas, lembrando que fora da Academia também há vida.
Ao meu Orientador, Prof. Dr. Uedson Jacobina, por todo o conhecimento e suporte
científico a mim dispensados durante esses dois anos de Mestrado. Além disso, ao apoio
humano irrestrito, a paciência e compreensão, importantes para minha formação.
Aos alunos/ex-alunos de Mestrado Alany Pontes, Leandro Ferreira e Carolina Lima
do nosso lab (Laboratório de Sistemática Integrativa Molecular/LABSIM), que contribuíram
para a execução deste trabalho.
Aos alunos de iniciação científica Milene Silva, Jeferson Santos, Luciano Domingos,
Carla Dias, Isabella Silva, Ruth Melo, Pedro Marques, Késia Ferreira e Tiago Santos, que
foram bons colegas de trabalho durante esse último ano, devido ao convívio diário
envolver conversas descontraídas e aos bons almoços no R.U.
Às meninas da cantina do Campus Arapiraca da UFAL, Renata Amorim e Geane
Gomes. À Vera Melo, a moça do cuscuz, e à Elisângela Farias, que fornece ótimos
lanches. A todas pelos ótimos momentos de descontração.
A todos os meus colegas de turma do Mestrado 2021 do PPG-DIBICT, em especial
a Marciliano Silva, Juciélia Justino e Raíssa Pinto. Gratidão pela parceria, ação em
unidade para a resolução de problemas e pelos conselhos durante as dúvidas e angústias,
além das boas risadas em momentos de descontração. À turma do Programa de
Desenvolvimento Estratégico (PDE) de Alagoas, principalmente ao aluno Jorge Izidro pela
troca de experiências de vida, mesmo que à distância. Aos demais alunos que fazem o
PPG-DIBIC, incluindo os representantes discentes Lúcia Santos e Diogo Lins, pelos
conselhos e ajuda em momentos de aflição.
À Profa. Dra. Luisa Viegas, que me acompanhou no desenvolvimento de minha
dissertação e produto social PDE, além de me aconselhar sobre questões acadêmicas.
À coordenação do PPG-DIBICT, antiga e atual, e à Julliene Castro, Secretária do
Programa, por terem presteza e habilidade em lidar com questões burocráticas.
Aos órgãos de fomento à pesquisa que financiaram direta ou indiretamente este
trabalho, representados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas
(FAPEAL) e pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
(CAPES).
À Universidade Federal de Alagoas por fornecer toda a estrutura física e os
recursos humanos necessários para o desenvolvimento do meu Mestrado.
“The mind that opens to a new idea never
returns to its original size.”
Albert Einstein
RESUMO
Localizado na América do Sul, o rio São Francisco (RSF), que percorre desde o Sudeste
até o Nordeste do Brasil, é o 27º maior do mundo. Essa bacia hidrográfica é conhecida
por sua diversidade e endemismo, com sua ictiofauna contendo registros de 178 espécies
(60% endêmicas), mas devido a fatores antrópicos há espécies que passaram a ser
consideradas vulneráveis, em perigo e criticamente em perigo de extinção. Há lacunas de
conhecimento acerca do RSF, de modo que o conhecimento genético ainda é difuso e
incipiente nos trechos do submédio (barramentos) e baixo (assoreado). Nesse contexto,
o presente estudo teve como objetivo suprir déficits de conhecimento da biodiversidade,
bem como avaliar a diversidade genética da ictiofauna do RSF, por meio de técnicas de
DNA barcode. Foram avaliadas 90 espécies, 74 gêneros, 28 famílias e 6 ordens, incluindo
os Characiformes (40 espécies), os Cyprinodontiformes (6 espécies), os Gymnotiformes
(3 espécies), os Perciformes (4 espécies), os Siluriformes (36 espécies) e os
Synbranchiformes (1 espécie). Foram identificados distintos padrões de divergência
genética (DG): DG<1% (74 espécies ou 82.22%), 1%<DG<2% (8 espécies ou 8.89%) e
DG>2% (8 espécies ou 8.89%). Além disso, foram detectados erros de identificação
envolvendo três pares de espécies: Cetopsorhamdia iheringi e Phenacorhamdia
tenebrosa; Imparfinis mirini e I. minutus; Characidium fasciatum e C. gomesi. Também
foram encontrados alguns casos de complexos de espécies e advertências taxonômicas
envolvendo os gêneros Astyanax e Psalidodon. Ainda foi verificada divergência genética
profunda para as espécies Pimelodella vittata, Synbranchus marmoratus, Rhamdia
quelen, Piabina argentea, Gymnotus carapo, Hyphessobrycon santae e Pamphorichthys
hollandi. Tais resultados auxiliam na compreensão da sistemática e evolução da ictiofauna
do RSF, considerando sua formação hidrogeológica. Espera-se que o conhecimento aqui
gerado seja utilizado na elaboração e atualização de planos de manejo e conservação da
ictiofauna do RSF.
Palavras-chave: Peixes Neotropicais, DNA mitocondrial, divergência genética, linhagens
crípticas, erros de identificação, complexo de espécies.
ABSTRACT
Located in South America, São Francisco River (SFR) is distributed from the Southeast to
the Brazil Northeast, is the 27th largest river in the world. This watershed is known for its
diversity and endemism, with its ichthyofauna containing records of 178 species (60%
endemic), but due to anthropic factors there are species that have come to be considered
vulnerable, endangered and critically endangered. There are gaps in knowledge about the
SFR, so that genetic knowledge is still diffuse and incipient in the submiddle (dams) and
lower (silted) stretches. In this context, the present study aimed to overcome knowledge of
biodiversity deficits, as well as to evaluate the SFR ichthyofauna genetic diversity, applying
DNA barcode techniques. We evaluated 90 species, 74 genera, 28 families and 6 orders,
including Characiformes (40 species), Cyprinodontiformes (6 species), Gymnotiformes (3
species), Perciformes (4 species), Siluriformes (36 species) and the Synbranchiformes (1
species). Distinct genetic divergence (GD) patterns were identified: GD<1% (74 species or
82.22%), 1%<GD<2% (8 species or 8.89%) and GD>2% (8 species or 8.89%).
Furthermore, identification errors involving three species pairs were detected:
Cetopsorhamdia iheringi and Phenacorhamdia tenebrosa; Imparfinis mirini and I. minutus;
Characidium fasciatum and C. gomesi. Some cases of species complexes and taxonomic
warnings involving the genera Astyanax and Psalidodon were also found. Deep genetic
divergence was also verified for the species Pimelodella vittata, Synbranchus marmoratus,
Rhamdia quelen, Piabina argentea, Gymnotus carapo, Hyphessobrycon santae and
Pamphorichthys hollandi. Such results help to understand the SFR ichthyofauna
systematics and evolution, considering its hydrogeological formation. It is expected that
the knowledge generated here will be used in the elaboration and updating of management
and conservation plans for the ichthyofauna of the SFR.
Key-words: Neotropical fishes, mitochondrial DNA, genetic divergence, cryptic lineages,
misidentifications, species complex.
LISTA DE FIGURAS
Dissertação .................................................................................................................... 11
Figura 1. Efeitos da captura de cabeceiras na diversificação macroevolutiva em táxons
aquáticos e ribeirinhos obrigatórios de peixes ............................................................. 23
3 DNA barcode highlights taxonomic warnings and cryptic diversity of São
Francisco river basin fishes, in the Neotropical region ............................................. 41
Figura 1. Mapa de amostragem da ictiofauna da bacia do rio São Francisco ............ 73
Figura 2. Reconstrução filogenética bayesiana utilizando o gene cox1 para as espécies
dos gêneros Astyanax/Psalidodon da bacia do rio São Francisco .............................. 75
Figura 3. Gráfico de contorno mostrando a distribuição das divergências genéticas do
cox1 para as espécies da ictiofauna da bacia do São Francisco ................................ 76
LISTA DE TABELA
DNA barcode highlights taxonomic warnings and cryptic diversity of São Francisco
river basin fishes, in the Neotropical region ............................................................... 42
Tabela 1. DGIMAXs (Divergências Genéticas Máximas) de algumas espécies do RSF
que são crípticas e de outras que apresentam estruturação populacional .................. 79
SUMÁRIO
1 APRESENTAÇÃO........................................................................................................ 11
2 REVISÃO DA LITERATURA ....................................................................................... 13
2.1 Água doce, ictiofauna e ameaças antrópicas ........................................................ 13
2.2 DNA barcode e suas aplicações ........................................................................... 15
2.3 Déficits de conhecimento da Biodiversidade ......................................................... 18
2.4 Diversificação da ictiofauna Neotropical continental ............................................. 20
2.5 A bacia do rio São Francisco e seus trechos ........................................................ 22
2.6 Biogeografia do rio São Francisco......................................................................... 25
2.7 Bacia do São Francisco ameaçado pela atividade antrópica ................................ 29
REFERÊNCIAS ............................................................................................................... 34
3 DNA barcode highlights taxonomic warnings and cryptic diversity of São
Francisco river basin fishes, in the Neotropical region ................................... 41
3.1 Introdução ............................................................................................................ 44
3.2 Material e Métodos .............................................................................................. 47
3.2.1 Coletas ......................................................................................................... 47
3.2.2 Amostras de DNA, PCR e sequenciamento ................................................. 48
3.2.3 Obtenção de sequências do RSF em bancos de dados de domínio público
.............................................................................................................................. 48
3.2.4 Alinhamento, edição de sequências e cálculo de divergências genéticas
intraespecíficas .................................................................................................... 49
3.2.5 Filtro de divergências genéticas intraespecíficas máximas (DGIMAXs)
3.2.6 Métodos de delimitação de linhagens .......................................................... 49
3.3 Resultados ........................................................................................................... 51
3.4 Discussão ............................................................................................................ 53
3.4.1 Eficácia do DNA barcode ............................................................................. 53
3.4.2 Erros de identificação de espécies............................................................... 54
3.4.3 O caso do complexo de espécies Astyanax/Psalidodon .............................. 56
3.4.4 Divergências genéticas entre 1 e 2% ........................................................... 58
3.4.5 Biodiversidade oculta (divergências genéticas superiores a 2%)................. 59
3.5 Considerações Finais ......................................................................................... 61
CONCLUSÕES ............................................................................................................... 63
REFERÊNCIAS ............................................................................................................... 64
FIGURAS ........................................................................................................................ 73
MATERIAL SUPLEMENTAR .......................................................................................... 79
1 APRESENTAÇÃO
Esta dissertação visa ampliar o conhecimento sobre a diversidade genética e
evolutiva da ictiofauna do rio São Francisco (RSF). Sendo composta por mais de 170
espécies, essa ictiofauna neotropical de extremo valor ecológico, comercial e social vem
sofrendo com o represamento das águas para abastecimento ou geração de energia
elétrica, aliado ao assoreamento, poluição, introdução de espécies exóticas e
transposição. Tais fatores têm causado extensos danos sobre RSF o que tem impactado
a sua ictiofauna. As ações antrópicas e a falta de conhecimento genético acerca dessa
ictiofauna dificultam o delineamento de medidas de manejo e conservação efetivas para
essas espécies.
Na revisão de literatura, abordaram-se a definição de água doce e sua importância
para a vida, as ameaças humanas à sua ictiofauna, o DNA barcode e suas aplicações,
além das características da ictiofauna Neotropical continental e de sua diversificação.
Ainda levou-se em consideração aspectos gerais sobre a bacia do RSF e seus diferentes
trechos e da sua biogeografia, tratando de modificações do seu paleocurso. Discutiu-se
também aspectos envolvendo a ictiofauna do RSF, ameaçada pela atividade humana.
Em seguida, apresentou-se o único capítulo dessa Dissertação, que corresponde
ao artigo gerado por meio deste trabalho. Nesse contexto, o artigo visou preencher
lacunas Linneana e Darwiniana, avaliando comparativamente as espécies da ictiofauna
que habitam os diferentes trechos do RSF. Dessa forma, avaliou-se a divergência genética
das espécies da ictiofauna do RSF, ao longo da sua extensão, por meio da técnica de
DNA barcode (gene cox1). Essas informações poderão auxiliar no delineamento de
medidas efetivas para um manejo e conservação adequados da sua ictiofauna. Dentre
essas medidas, destaca-se a parceria acadêmico-científica entre instituições de pesquisa
alagoanas com órgãos ambientais estaduais. Como resultado de tal parceria, por
exemplo, têm-se a proposição de novos planos de manejo e conservação de unidades de
11
conservação do RSF, que ainda são escassos, além disso, visa auxiliar no conhecimento
para estudos de repovoamento de espécies em risco de extinção.
12
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Água doce, ictiofauna e ameaças antrópicas
A água é um dos recursos naturais mais valiosos para a biosfera, principalmente
para a humanidade, permitindo a existência da vida e de importantes atividades
econômicas para a espécie humana, sendo considerada um serviço ecossistêmico
essencial (STEFFEN et al., 2015). Sua importância é tão vital para o funcionamento dos
organismos vivos que, em missões espaciais que procuram por vida em outros planetas,
há uma busca intensa por evidências que possivelmente sinalizem para a existência desse
recurso nesses locais (LINGAM & LOEB, 2020).
A água doce trata-se de um recurso ainda mais restrito e é de inestimável
importância para as sociedades e os ecossistemas. A definição da água doce refere-se,
quimicamente, a uma mistura homogênea que apresente concentração inferior a 500 ppm
de sais dissolvidos. Quanto a sua capacidade de autorrenovação e finitude, a água doce
trata-se de um recurso renovável, mas, de fato, finito (HOEKSTRA & MEKONNEN, 2012).
Lagoas, rios, pântanos e planícies aluviais podem ser detentores de relevância histórica
para a humanidade, seja por meio da produção de bens de consumo, ou pelo fornecimento
de serviços ecossistêmicos essenciais para a existência humana e seu bem-estar
(WANTZEN et al., 2016). São diversos os serviços ecossistêmicos associados aos
sistemas de água doce, dentre eles destacam-se: abastecimento de água, controle de
qualidade da água, fornecimento de habitat, prevenção da erosão, abastecimento de
alimentos, regulação do clima e recreação e turismo (HANNA et al., 2018; KAVAL, 2019).
Apesar dos sistemas de água doce serem essenciais para o ser humano, eles estão
entre os mais ameaçados do mundo, com declínios globais que atingem 64% de sua
extensão, ocorridos entre 1997 e 2011 (COSTANZA et al., 2014). Os limites planetários
que envolvem a água doce têm sido amplamente influenciados pela civilização global, que
13
está alcançando limiares superiores ao que a biosfera pode suportar (BOGARDI, FEKETE
& VÖRÖSMARTY, 2013; STEFFEN et al., 2015). A ação antrópica vem modificando a
maneira com que as águas superficiais, subterrâneas e atmosféricas traçam seus
percursos, isso do ponto de vista regional, levando a uma descaracterização da
capacidade de resposta ambiental de ecossistemas aquáticos, ribeirinhos e costeiros
(RODELL et al., 2018). Desta forma, o ser humano tem impactado os sistemas de água
doce em uma escala de multiestresse, caracterizada pela sua atividade em múltiplas
frentes de pressão (BORGWARDT et al., 2019).
Os ecossistemas de água doce destacam-se pela sua grande diversidade – um dos
ambientes mais diversos do planeta – por unidade de volume de habitat na Terra. Esses
ecossistemas contam com mais de 140.000 espécies de fungos, plantas, invertebrados e
vertebrados (com apenas 12% de todas as espécies descritas), comprimidos em 1,70%
da área de superfície mundial e em apenas 0,007% do suprimento total de água do planeta
Terra (REID et al., 2019). Os riscos para essa rica biodiversidade e para esses
ecossistemas são cada vez mais crescentes e incluem alteração de hábitat, poluição das
águas, sobrepesca, introdução de espécies exóticas, desvios de rios, fragmentação e
regulação do fluxo de água, expansão de paisagens agrícolas e urbanas, mudanças
climáticas, aumento do nível do mar e regimes alterados de precipitação (DUDGEON,
2019; GRILL et al., 2019).
Dentro desse cenário negativo, a ictiofauna destaca-se como um dos componentes
da biodiversidade que tem sido particularmente ameaçado pelas atividades antrópicas.
Os peixes da América do Sul têm sofrido extensamente com processos envolvendo
cadeias produtivas humanas, tais como: a introdução de espécies exóticas e alteração
ambiental (pesca, aquicultura, represamento, desmatamento e poluição), sendo a
poluição a ameaça mais recorrente (BEZERRA et al., 2019). As retiradas e os desvios de
águas, em conjunto com a atividade agrícola mundial em plena expansão, traçam rumos
destruidores quando trata-se da disponibilidade e qualidade de água doce (DESTOUNI et
14
al., 2013; DESTOUNI & JARSJÖ, 2018; JARAMILLO & DESTOUNI, 2015). Além disso, a
fragmentação e a regulação do fluxo das águas constituem ameaças à ictiofauna
(WINEMILLER et al., 2016).
2.2 DNA barcode e suas aplicações
Diante dos efeitos das atividades humanas, faz-se necessária a busca por
estratégias de conservação que visem minimizar o impacto humano sobre a
biodiversidade de peixes de água doce. Portanto, a correta identificação das espécies é o
primeiro passo para mitigar os efeitos da ação humana. Como alternativa financeira e
metodologicamente viável para a identificação de espécies da ictiofauna de água doce,
existe a técnica de DNA barcode. Essa metodologia vem destacando-se como um método
genético rápido e preciso utilizado para a identificação de espécies, inclusive as crípticas,
muitas vezes não detectadas por métodos tradicionais (AZEVEDO et al., 2021; MATTOX
et al., 2021; REIA, OLIVEIRA & BENINE, 2021).
Quatro gargalos, que estão nas bases da taxonomia exclusivamente morfológica,
suscitaram o desenvolvimento da técnica do DNA barcode: a plasticidade fenotípica e a
variabilidade genética, envolvendo caracteres empregados para o reconhecimento de
espécies, podem levar a erros de identificação; ineficiência na detecção de diversidade
críptica, aquela que considera espécies geneticamente diferentes, mas morfologicamente
indistinguíveis; chaves taxonômicas morfológicas não consideram, muitas vezes, a
amplitude de formas de estágios de vida e gênero das espécies; nível elevado de
especialização para utilizar corretamente as chaves taxonômicas morfológicas. (HEBERT
et al., 2003).
O DNA barcode trata-se de uma metodologia de taxonomia molecular, voltada para
o diagnóstico de Unidades Moleculares Taxonômicas Operacionais (do inglês, Molecular
Operacional Taxonomic Units/MOTUs) (BLAXTER et al., 2005). MOTUs tratam-se de um
15
conjunto de sequências genéticas que compartilham certo grau mínimo de similaridade, o
que traz significado biológico para a correlação entre tais sequências. Inicialmente, as
MOTUs eram conhecidas por filotipos ou genoespécies, e seu conceito foi estabelecido
com o intuito de manter-se a descrição quanto à nomenclatura das espécies previamente
existentes (BLAXTER, 2004). Por definição, as MOTUs permanecem em um status
taxonômico que requer cuidado quanto à análise da diversidade ecológica e estudos
populacionais. As MOTUs podem sugerir espécies novas, quando as análises citadas
anteriormente aliam-se a estudos de traços morfofuncionais, ou ainda cladísticos. Essa
área é conhecida como taxonomia integrativa, que faz uso de diferentes abordagens ( ex:
genética, morfologia e ecologia entre outros), que nos últimos anos vem crescendo de
forma vertiginosa (DAYRAT, 2005; GOLDSTEIN & DESALLE, 2011; ZAMANI et al., 2022).
O protocolo do DNA barcode nasce com o uso do gene mitocondrial do citocromo
oxidase subunidade I (cox1) para a identificação de 200 espécies da ordem Lepidoptera
(HEBERT et al, 2003). Essa técnica tem particularidades que a tornam única para fins de
atribuição de MOTUs, indicando o possível diagnóstico de espécies. Em primeiro lugar, a
similaridade da técnica com o conceito por trás dos Códigos Universais de Produto. Desse
modo, considerando os quatro nucleotídeos do DNA para a pesquisa de apenas 15
posições nucleotídicas, poderia resultar em 1 bilhão de códigos (HEBERT et al., 2003).
Em segundo lugar, o DNA barcode pode ser utilizado mesmo com a composição de
nucleotídeos em sítios da terceira posição sendo, com frequência, fortemente enviesada.
Portanto, a análise de um fragmento de 90 pares de base alcançaria a estimativa de 1
bilhão (230=415) de alternativas, mesmo que o conteúdo GC apresentasse uma proporção
de 1, (HEBERT et al., 2003; PARVATHY et al., 2022). Em terceiro lugar, o DNA barcode
é suportado por registros fósseis e estudos moleculares que diagnosticam táxons
(GISMONDI et al., 2012; SHIRAK et al., 2013; GODUNKO et al., 2022). Por exemplo,
espécies que acumulem mutações a uma taxa de 2% por milhão de ano, em uma região
do genoma com 600 pb, apresentaram 12 mutações, ao final um milhão de ano. Sendo
16
assim, as diferenças acumulam-se em um grau detectável pelo DNA barcode, ao longo
de milhares de anos (HEBERT et al., 2003).
As regiões do genoma utilizadas para o diagnóstico de espécies, via DNA barcode,
podem variar de acordo com o organismo utilizado. Para metazoários o gene cox1, que
corresponde a um fragmento do genoma mitocondrial de 650 bp, tem sido escolhido
(MEYER & PAULAY, 2005). Contudo há outros marcadores também utilizados para
metazoários, incluindo o gene mitocondrial D-loop, e os genes nucleares Rag1 e Rag2 (do
inglês, Recombination activating 1 e 2) (GUO et al., 2022; LYRA et al., 2017). O nível de
acurácia do diagnóstico de espécies em potencial, utilizando-se o cox1, está intimamente
associado à ideia de que a diversidade genética intraespecífica verificada para essa região
é inferior àquela observada a nível interespecífico (MEYER & PAULAY, 2005). Tal ideia,
está conectada à existência exclusiva de monofiletismo recíproco entre as espécies em
questão (KEKKONEN & HEBERT, 2014; MEYER & PAULAY, 2005).
Para o DNA barcode, a utilização do gene cox1 é fundamentada em características
atreladas ao seu funcionamento e evolução. O cox1 é um gene codificador de proteína, o
que garante que grande parte das modificações na terceira posição do códon sofra
discretamente com a seleção, devido à degenerescência quádrupla nessa posição
(HEBERT et al., 2003). Genes desse tipo apresentam, na terceira posição do códon, uma
alta incidência de substituições de bases, levando a uma taxa de evolução molecular que
é cerca de três vezes maior do que a dos genes 12S ou 16S que são codificadores de
RNA ribossomal, por exemplo (KNOWLTON & WEIGT, 1998). O cox1 está inserido no
genoma mitocondrial, e em metazoários, este é um alvo eficiente para a taxonomia
molecular, devido à ausência de íntrons, à baixa taxa de recombinação e a sua herança
matrilinear haploide (SACCONE et al., 1999). Terceiro, os primers utilizados para a
amplificação da região do cox1 apresentam universalidade para quase todos os filos
conhecidos (HEBERT et al., 2003). De fato, o cox1 tem-se mostrado eficiente para além
17
da discriminação de espécies, sugerindo a ocorrência de grupos filogeográficos, no âmbito
da existência de uma espécie antes considerada conspícua (GARCEZ et al., 2020).
2. 3 Déficits de Conhecimento da Biodiversidade
Atualmente a Biologia lida com questões importantíssimas, que consistem em
lacunas ou déficits de conhecimento, tais como: quantas espécies existem no planeta?
Onde elas estão distribuídas? Sendo assim, a completude acerca do conhecimento de
qualquer característica da biodiversidade é algo quase que impraticável, uma vez que
ocorre uma complexa interação entre a distinta dinâmica temporal e espacial da natureza
e a capacidade humana de pesquisá-la (LADLE & HORTAL, 2013).
Os déficits de conhecimento da biodiversidade podem ser definidos como as
lacunas entre o conhecimento realizado/existente e o conhecimento completo dentro de
um domínio biológico em um determinado momento no tempo, normalmente os dias atuais
(HORTAL et al., 2015). Tal trabalho indica a existência de sete déficits de conhecimento
da biodiversidade, são eles: Linneano (descrição de espécies), o Wallaceano (distribuição
geográfica), o Prestoniano (populações), o Darwiniano (evolução), o Raunkiæran (traços
funcionais e funções ecológicas), o Hutchinsonian (tolerâncias abióticas) e o Eltoniano
(interações ecológicas). Contudo o presente trabalho irá concentrar-se em três deles: o
déficit Linneano, que refere-se à discrepância entre as espécies descritas formalmente e
o número de espécies que realmente existem, de modo que a maioria das espécies na
Terra não foi descrita e catalogada, sendo que este déficit compreende também espécies
extintas (HORTAL et al., 2015); o déficit Wallaceano, que aborda a falta de conhecimento
acerca da distribuição geográfica das espécies, considerando que para a maioria das
espécies ele é incompleto, além de ser inadequado em todas as escalas, na maioria das
vezes (LOMOLLINO, 2004); e o déficit Darwiniano, que é conceituado como a falta de
conhecimento sobre a árvore da vida e a evolução das espécies e suas relações
filogenéticas (DINIZ-FILHO et al., 2013). As deficiências de conhecimento são mais
18
pronunciadas para certos grupos, em detrimento de outros, como é o caso de animais
aquáticos que não têm sido avaliados com o mesmo desempenho que seus
correspondentes terrestres (LÉVÊQUE et al., 2005; SÁNCHEZ-FERNÁNDEZ et al., 2008).
O déficit Linneano ainda é desconhecido, como afirma HORTAL et al., (2015),
sendo essencial identificar a diversidade críptica para abordar essa lacuna, diminuindo os
efeitos da perda de biodiversidade. Sabe-se que as espécies com distinção fenotípica
clara são mais facilmente identificáveis, o que amplia sua taxa de identificação, se
comparadas às espécies crípticas (RIDDLE et al., 2011). Desse modo, esse déficit de
conhecimento é ainda maior para espécies morfologicamente semelhantes. Assim,
estudos com o DNA barcode têm contribuído para o estreitamento da lacuna de
conhecimento Linneana (AZEVEDO et al., 2021; MATTOX et al., 2021; REIA, OLIVEIRA
& BENINE, 2021).
O déficit Darwiniano trata das dificuldades concernentes à adesão de filogenias na
prática conservacionista da biodiversidade. São descritos três componentes intimamente
associados nessa lacuna de conhecimento: a ausência de filogenias resolutivas para a
maior parte dos grupos de organismos; o conhecimento restrito acerca dos comprimentos
dos ramos, além das deficiências em calibrações de tempo absoluto; e o fator mais crítico,
modelos evolutivos desconhecidos que possam associar tais filogenias a características
ecológicas e à variação da história de vida (DINIZ-FILHO et al., 2013).
A falta de filogenias abrangentes revela que para a maioria dos grupos de
organismos, as relações filogenéticas entre as espécies são pouco conhecidas e só foram
estabelecidas principalmente para algumas espécies que representam táxons superiores.
Além disso, mesmo quando as relações entre todas as espécies em um clado foram
estimadas, existem muitas incertezas em topologias, comprimentos de ramos e calibração
de tempo. Mesmo quando as filogenias são conhecidas com baixa incerteza em todos os
aspectos, há uma falta de conhecimento sobre como as características evoluíram e como
19
os processos evolutivos criam padrões mais complexos que não podem ser descritos
apenas por relações filogenéticas. Dessa forma, tais componentes podem ser resolvidos,
simultaneamente, ampliando o conhecimento biológico e a capacidade bioinformática
(DINIZ-FILHO e al., 2013).
2.4 Diversificação da ictiofauna Neotropical continental
A região Neotropical, que compreende desde o México até o sul da América do Sul
e adicionalmente as Índias Ocidentais, corresponde a uma das regiões de maior riqueza
de espécies do nosso planeta (ANTONELLI et al., 2018; MORRONE, 2014). Diversos
biomas e habitats diferentes compõem a região Neotropical, como florestas sazonalmente
secas, zonas áridas, campos de altitude, sistemas montanhosos jovens e antigos e
extensas florestas tropicais, como a Mata Atlântica e a Amazônia (HOORN et al., 2010).
A região Neotropical é composta por 44 ecoregiões de água doce, uma vez que os
sistemas aquáticos continentais da Terra foram categorizados em ecoregiões
biogeográficas, de acordo com os padrões de composição e distribuição de sua ictiofauna
(ABELL et al., 2008). Assim, a ictiofauna Neotropical continental (INC), ou de água doce,
apresenta uma grande diversidade (ALBERT & REIS, 2011; REIS et al., 2016), que tem
sido investigada por estudos moleculares, com o gene cox1, abordando sua sistemática e
seus processos evolutivos (JACOBINA et al., 2018; PEREIRA et al., 2013; RAMIREZ et
al., 2017).
A América do Sul destaca-se como o centro da diversidade da INC (ALLEN &
PAVELSKY, 2018). Do total de 33,700 espécies de toda a ictiofauna do planeta Terra,
5,160 (15.3%) pertence à INC, que está classificada em 739 gêneros, 69 famílias e 20
ordens (REIS et al., 2016). Sabe-se que aproximadamente 4,100 espécies (80%) dessa
ictiofauna, concentram-se nas ordens Characiformes, Siluriformes e Perciformes (REIS et
20
al., 2016). Contudo, a totalidade estimada de espécies está em torno de 3,000 a 4,000
espécies, que ainda não foram descritas e catalogadas (REIS et al., 2016).
Os dados de biodiversidade da INC, para a América do Sul, indicam um padrão
complexo de diversificação das espécies, seguindo um modelo duplo de museu/berço
evolutivos (ALBERT et al., 2011). O modelo de museu é aplicável a diversos táxons da
INC da América do Sul, nos planaltos dos escudos brasileiros e das Guianas, durante o
Paleógeno. Já o modelo de berço é consistente com a diversificação desses mesmos
clados durante o Neógeno, em bacias tropicais de terras baixas (ALBERT et al., 2011).
Na América do Sul, o modelo duplo de museu/berço explica com eficiência a grande
diversidade de espécies de peixes de água doce, considerando o enorme endemismo em
bacias hidrográficas periféricas. Suas elevadas taxas de diversificação estão relacionadas
à especiação alopátrica. Desse modo, a alopatria teria ocorrido em função da distribuição
espacial das bacias hidrográficas, devido às redes dendríticas fragmentadas. Soma-se a
isso, um considerável histórico de capturas de cabeceiras, que ocorreu ao longo de
dezenas de milhões de anos, fragmentando de maneira episódica, e fundindo trechos de
rios adjacentes (ALBERT et al., 2018; ALBERT & ANTONELLI, 2017; ALBERT, VAL &
HOORN, 2018; MACHADO et al., 2018; TAGLIACOLLO et al., 2015; THOMAZ et al.,
2019). A origem da diversidade da INC sul-americana está associada a um modelo de
radiação continental, cuja especiação se dá via alopatria, majoritariamente, ao invés de
radiação adaptativa. De acordo com tal modelo, as radiações continentais ocorreriam sob
um desacoplamento entre especiação e adaptação. Os fatores que levaram a essas
radiações seriam a influência perene da captura de cabeceiras e a oscilação do nível do
mar, que fragmentaram e mesclaram diferentes regiões ribeirinhas próximas (ALBERT et
al., 2020).
21
A captura de cabeceiras, corresponde a um processo geomorfológico atuante de
maneira perene em todas as superfícies continentais. Esse processo tem implicações
biogeográficas, pois modifica os limites entre rios próximos, ao passo que separa e funde
seus trechos e as biotas que ali residem (Fig. 1) (ALBERT, et al., 2017). A captura de
cabeceiras portanto, tem relevância na diversificação evolutiva de táxons aquáticos e
ribeirinhos obrigatórios (ALBERT et al., 2018; MUSHER et al., 2019; TAGLIACOLLO et
al., 2015). Ao fragmentar bacias hidrográficas anteriormente conectadas, a captura de
cabeceiras fracciona as áreas geográficas dos táxons, ampliando o isolamento genético
entre as populações e, consequentemente as taxas de especiação e extinção (ALBERT,
TAGLIACOLLO & DAGOSTA, 2020). Ainda, devido à fusão de determinadas porções da
rede de drenagem, a captura de cabeceiras também facilita a dispersão entre as
populações, reduzindo o isolamento genético, retardando, portanto, as taxas de
especiação e extinção (ALBERT et al., 2020). A captura de cabeceiras é tão eficaz na
condução da diversificação de táxons aquáticos e ribeirinhos obrigatórios, que geralmente
esses grupos apresentam variação genética mais ampla entre as populações distribuídas
em uma paisagem dendrítica, em oposição à euclidiana (FAGAN, 2002)
2.5 A bacia do rio São Francisco e seus trechos
O RSF está inserido na América do Sul, mais especificamente entre o Sudeste e o
Nordeste do Brasil, sendo o 27º maior do mundo (BEST, 2018), ele conta com uma área
de aproximadamente 700,000 km2, e possui vazão média de 2,850 m3/s. Trata-se de uma
bacia hidrográfica de grande relevância socioeconômica, sendo avaliada como a bacia da
integração nacional, uma vez que drena cinco estados (Minas Gerais, Bahia, Goiás,
Pernambuco, Sergipe e Alagoas, além do Distrito Federal, representando 7,5% do
território brasileiro) (KNOPPERS et al., 2005). Além disso, o RSF atravessa uma
variedade de biomas, climas (incluindo o semiárido), paisagens e níveis socioeconômicos
em toda a sua extensão. Os recursos hídricos do RSF têm aplicações em diversas
22
atividades humanas, tais como geração de energia, irrigação, abastecimento
urbano/industrial de água, navegação, agricultura e aquicultura (O’HANLEY et al., 2020;
SANTOS et al., 2014). Além disso, as áreas de várzea da bacia do RSF proveem uma das
mais importantes regiões de pesca do interior do Brasil (SATO & GODINHO, 2004).
Figura 1. Efeitos da captura de cabeceiras na diversificação macroevolutiva em táxons
aquáticos e ribeirinhos obrigatórios de peixes. T1–T3 são etapas de tempo 1–3. (a) As
regiões coloridas indicam diferentes áreas geográficas, como bacias hidrográficas e
barreiras de dispersão. (b) Alteração dos padrões de conectividade de área hidrográfica
ao longo do tempo. As setas sólidas indicam a área de eventos de vicariância; setas
23
tracejadas indicam eventos de geodispersão. (c) Filogenia hipotética de peixes na
paisagem evolutiva. As espécies são indicadas por letras e as áreas por números. A cruz
roxa denota espécies extintas. Observe em T2 a origem alopátrica concordante das
espécies d na área 3 e a expansão do alcance da espécie c na área 3, de modo que as
espécies c e d sejam simpátricas, mas não espécies irmãs. Observe também em T3 a
expansão do alcance da espécie b na área 4, a extirpação da espécie c na área 4 e a
extinção de espécie d com distribuição restrita. Figura obtida de ALBERT, TAGLIACOLLO
& DAGOSTA, 2020.
A bacia do RSF compreende distintos regimes climáticos, além de perpassar por
diversas paisagens fisiográficas, e é tradicionalmente dividida nos trechos alto, médio,
submédio e baixo (Fig. 2) (KNOPPERS et al., 2005). A região do alto RSF compreende
desde a nascente, na Serra da Canastra (MG), até a cidade de Pirapora (MG),
correspondendo a 19% da área da bacia; o médio RSF se estende de Pirapora (MG) à
Remanso (BA), equivale a 50% da bacia; o submédio RSF vai de Remanso (BA) à Paulo
Afonso (BA) (24% da bacia); e o baixo RSF equivale à região de Paulo Afonso (BA) à foz,
entre os estados de Alagoas e Sergipe (7% da bacia) (PEREIRA et al., 2007).
A nascente do RSF origina-se na Serra da Canastra, de modo que o alto RSF
alcança a cidade de Pirapora (MG), precedendo a convergência com o Rio das Velhas.
Nesse trecho o RSF pode ser identificado pelo seu leito rochoso, correndo em vale
entrincheirado, com desenvolvimento local de estreita planície aluvial (<2 km). O médio
RSF trata-se de um longo trecho, com planície fluvial de bom desenvolvimento,
alcançando larguras que vão desde 2 a 16 km, apresentando, em geral, maiores larguras
a jusante (norte). Esse trecho é semi-árido, possuindo aridez crescente ao norte, cuja
predominância vegetacional é da Caatinga. O submédio RSF tem como ponto principal a
cachoeira de Paulo Afonso (BA), que originalmente tinha 80 m de altura, mas que agora
está parcialmente coberta pelas águas do reservatório da hidrelétrica de Paulo Afonso. O
24
submédio RSF está sob influência do semiárido, cuja vegetação predominante é a da
Caatinga e o regime pluviométrico não ultrapassa os 500/mm anuais (MESCOLOTTI et
al., 2021).
O baixo RSF possui leito rochoso na maior parte de seu comprimento, havendo o
surgimento de uma planície fluvial nos últimos 70 km. A descarga fluvial apresenta grande
amplitude de variação ao longo dos anos, pois há secas sazonais, de modo que a média
a longo prazo alcança algo em torno de 3.000 m3/s. Antes de alcançar o Oceano Atlântico,
o RSF alcança paisagens repletas de planícies costeiras subparalelas que ocorrem em
ambas as margens, parcialmente cobertas por dunas eólicas do Holoceno (DOMINGUEZ,
1996; BARBOSA E DOMINGUEZ, 2004)
2.6 Biogeografia do rio São Francisco
Os principais sistemas fluviais sul-americanos iniciaram sua gênese com o
rompimento do Gondwana, há aproximadamente 90 milhões de anos atrás. Contudo,
grande parcela dos rios somente alcançou seu status moderno em períodos mais
recentes, após sofrer forte influência do período de soerguimento dos Andes no MiocenoPleistoceno médio (HOORN et al., 1995; LUNDBERG et al., 1998). Dessa forma, devido
à tectônica de compressão, pressupõe-se que a orogenia andina, ao passo que promoveu
a ruptura, também originou a coalescência do assoalho fluvial (LUNDBERG et al., 1998).
Além disso, a flutuação do nível do mar e as mudanças climáticas atuaram também no
sentido de gerar mudanças das conexões entre os rios (ALBERT, PETRY, & REIS, 2011).
O aparecimento do sistema hidrográfico do RSF é muito antigo, remetendo ao
rompimento do Gondwana (POTTER, 1997; RIBEIRO, 2006). Entre as cabeceiras
adjacentes desta bacia há um sistema de falhas geológicas reconhecido por
Descontinuidade Crustal do Alto São Francisco (DCARSF), cuja atividade tectônica é
recorrente desde o Pré-Cambriano (BUCKUP, 2011). Com as contínuas reativações da
25
DCARSF, supõe-se que as capturas de cabeceiras constituam relevantes eventos de
diversificação para os gêneros Salminus e Hyspostomus (MONTOYA-BURGOS, 2003),
além de alguns Characiformes (HUBERT & RENNO, 2006).
Poucos trabalhos relatam a história geológica do rio, sendo de acesso limitado em
função da idade, raridade e idioma. Discute-se que o rio tem origem no período Cretáceo,
contudo o atual curso iria em direção a um pequeno deslocamento Plio-Pleistoceno, após
uma trajetória anterior, pelos rios Vaza-Barris ou Itapicuru (KING, 1957). Outra hipótese
envolvendo mudanças de curso na bacia do RSF é a de uma modificação muito mais
antiga e importante, que afirma que ele teria inicialmente se deslocado para o norte, por
meio de um trecho linear próximo ao rio Parnaíba, alcançando o Atlântico Norte
(GRABERT, 1968). Dados genômicos da rã sibiladora brasileira revelam que tal drenagem
passou, então, por mudanças para o leste, modificando seu curso para uma estrutura em
forma de cotovelo. Isso teria ocorrido na altura de Remanso, desembocando no Atlântico
Sul (possivelmente pelos rios Vaza-Barris ou Itapicuru) (THOMÉ et al., 2021).
GRABERT (1968) afirma que o deslocamento do RSF ocorreu após a bacia
sedimentar do RSF sofrer com erosões causadas por transgressões marinhas. De modo
que, o leito de alguns pequenos rios da costa, orientados para o oeste, fossem capazes
de direcionar suas águas para o Atlântico Sul. Em contraste, uma outra teoria sugere que
o rio mudou de curso com o soerguimento da Serra Grande/Ibiapaba, tornando-se
posteriormente endorreico, alcançando o Atlântico Sul há apenas 450 mil anos
(MABESOONE, 1994).
POTTER (1997) apontou que soerguimentos ocorridos no meio do Mioceno, em
função da orogênese andina, reativaram falhas na depressão tectônica do RSF, ao passo
que VALADÃO (1998) situou essa ocorrência dentro do final do meio do Mioceno. E ainda,
baseando-se na análise de sedimentos marinhos, um trabalho datou tal ocorrência até
meados do Eoceno, traçando o ponto de captura até um afluente abandonado do Rio Piauí
26
(KARNER E DRISCOLL, 1999). Ainda, outro estudo apontou que o curso atual do RSF já
ocorria desde o Cretáceo (PETRI, 1987).
Em relação às consequências biológicas da atividade geológica da Terra, a
literatura relata a hipótese hidrogeológica, adotada neste trabalho, como contraponto à
hipótese paleogeográfica. A hipótese paleogeográfica foi elabora para explicar a
diversidade de espécies na Amazônia. Segundo o modelo de ilha, tal hipótese tem como
pressuposto que os movimentos tectônicos e a formação do relevo superficial nas áreas
baixas e altas da América do Sul (com ou sem mudanças no nível do mar) são
considerados fatores necessários e suficientes para explicar o isolamento geográfico das
populações e a especiação resultante (CROIZAT, 1976; EMSLEY, 1965). Dessa forma,
linhagens irmãs serão encontradas em ambos os lados de um arco geológico. Além disso,
a divergência será datada no pré-Plioceno, exceto no caso do Arco Fitzcarrald, uma
formação mais recente. (DA SILVA & PATTON, 1998; HUBERT et al., 2007). A hipótese
hidrogeológica defende que os eventos de captura de cabeceiras entre bacias têm papel
crucial na colonização de novos locais, seguida de diferenciação genética (HUBERT &
RENNO, 2006; MONTOYA-BURGOS, 2003). Tal hipótese está relacionada ao
desaparecimento temporário de barreiras entre bacias adjacentes, de modo que se torna
permissivo o intercâmbio faunístico entre elas, havendo fluxo gênico e a expansão de
alcance (geodispersão) (HO et al., 2015; LIEBERMAN & ELDREDGE, 1996). Esse
processo parece ter sido o evento mais importante na estruturação das linhagens do peixe
neotropical Salminus hilarii entre a bacia do rio Alto Paraná e do RSF (MACHADO et al.,
2017). Desse modo, no cenário da hipótese hidrogeológica, espera-se que linhagens ou
espécies recém-formadas por geodispersão estejam aninhadas dentro de um clado de
peixes que ocupam bacias adjacentes (HUBERT et al., 2007).
Diante do histórico dos efeitos hidrogeológicos, sabe-se que a bacia do RSF passou
por remodelações que levaram a mudanças em seu curso, o que culminou em conexões
com outras bacias em determinados momentos, e em isolamentos em outros períodos
27
(FERNANDES et al., 2022). Apesar da literatura sobre a história geológica do RSF ser
escassa, ela indica que o rio teve seu paleocurso modificado, antes reto, do sul para o
norte, desaguando no Atlântico Norte próximo ao atual estado do Piauí, para seu novo
paleocurso leste-oriental curvando-se ao seu curso atual. A partir de então, a Caatinga,
anteriormente contínua, foi dividida nas regiões norte e sul (GRABERT, 1968).
Diante do exposto, estipula-se que o RSF pode ter primeiro alcançado o Atlântico
Sul através de meandros ao sul de sua atual foz antes de se deslocar para o norte (KING,
1957). A principal mudança de paleocurso possivelmente ocorreu durante a glaciação do
Mindel do Pleistoceno Médio (∼450 mil anos atrás) (MABESOONE, 1994), mas há
controvérsias, com alguns trabalhos indicando que esse processo ocorreu no PlioPleistoceno inicial (RIBEIRO et al., 2021), ou em meados do Mioceno (POTTER, 1997),
ou ainda em épocas do Eoceno (KARNER & RISCOLL, 1999).
A bacia do RSF compartilha sua paleohidrologia com as ecorregiões da Caatinga
Centro-Nordeste e a do Maranhão-Piauí, em decorrência das intrincadas atividades
tectônicas que surgiram durante o período Terciário (AB'SABER, 2001). O RSF também
esteve ligado à bacia do rio Parnaíba durante o período em que apresentou uma
modificação de seu curso que o levou a escoar de modo temporário para o norte
(POTTER, 1997; WERNECK et al., 2015). Posteriormente, o RSF ainda estabeleceu
conexões com bacias costeiras, tais como as de Itapicuru, Paraíba do Norte e Contas,
uma vez que ele escoou para o leste (POTTER, 1997; COSTA, 2010; WERNECK et al.,
2015).
As alterações históricas que afetaram a paleohidrologia do RSF influenciaram em
seu curso, de forma que foram propiciadas diversas ligações, com potenciais
acoplamentos entre as bacias citadas anteriormente, possibilitando o fluxo gênico entre
as populações outrora isoladas (PEREIRA et al. 2012). Desse modo, o compartilhamento
28
de fauna ocorreria a partir de eventos de captura de cabeceiras, o que propiciou o
intercâmbio entre as distintas ictiofaunas das bacias em questão (ROSA et al., 2004).
2.7 Bacia do São Francisco ameaçado pela atividade antrópica
Apesar de toda a importância socioeconômica do RSF, ele vem sofrendo com a
ação antrópica de diversas maneiras. As retiradas de água subterrânea para irrigação
podem provavelmente ter sido responsáveis pela diminuição do fluxo de base no médio
RSF (LUCAS et al., 2020). Mudanças climáticas também estão relacionadas às atividades
humanas que pressionam a bacia hidrográfica do RSF (OLIVEIRA, LIMA & SPYRIDES,
2021).. Nesse contexto, eventos hidrometeorológicos extremos, como chuvas intensas,
vazões máximas e secas prolongadas, estão ocorrendo com mais frequência e
intensidade em vários locais do globo (SMITH et al., 2016; ZHOU et al., 2017). A poluição
das águas do rio também é um dos impactos causados pelo ser humano (FRENA et al.,
2016; GADELHA et al., 2019; DANTAS et al., 2020).
Contudo, duas atividades humanas têm gerado forte impacto negativo sobre a
ictiofauna do RSF, a transposição de suas águas (alto e submédio RSF) (MOREIRAFILHO & BUCKUP, 2005; SILVA et al., 2020) e os barramentos (submédio) (BARRETO,
et al., 2020). Durante as décadas de 1970 a 1990, uma série de barragens, funcionando
em cascata, foram construídas na bacia hidrográfica do RSF para produzir energia elétrica
(KNOPPERS et al., 2005). Dessa maneira, houve a redução do envio de sedimentos e
carga de nutrientes para o mar costeiro, além da intrusão crônica de sal na bacia estuarina
(PAIVA & SCHETTINI, 2021). Por causa das barragens, das águas de fluxo lento e dos
altos níveis de salinização, peixes historicamente importantes para a economia local,
como o bagre, Pseudoplatystoma corruscans, foram extintos localmente. Enquanto isso,
espécies não nativas, como a tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, passaram a ocupar o
nicho de espécies endêmicas porque estão adaptadas a esses ambientes (ASSIS et al.,
2017). Outra espécie localmente extinta, acima da barragem de Três Marias, foi o
29
matrinchã (Brycon orthotaenia). A dieta desse peixe depende da vegetação ripária local,
que tem sido destruída. Ainda a água mais fria proveniente da barragem de Três Marias
influenciou negativamente na reprodução de B. orthotaenia (NUNES et al., 2015).
De acordo com pescadores artesanais locais do submédio RSF há espécies
raramente capturadas, consideradas como ameaçadas de extinção desde a construção
dos reservatórios no RSF, que são citadas a seguir: surubim (Pseudoplatystoma
corruscans), dourado (Salminus franciscanus), piau verdadeiro (Leporinus sp.), mandi
(Pimelodus maculatus), Matrinchã (B. orthotaenia), pirá (Conorhynchos conirostris), e
pacamã (Lophiosilurus alexandri) (SILVA et al., 2018). Além disso, dados da lista vermelha
da União Internacional para Conservação da Natureza (IUCN, do inglês International
Union for Conservation of Nature) ainda são incompletos, mas revelam que há espécies
no RSF criticamente em risco de extinção (Hypsolebias flavicaudatus e Hypsolebias
janaubensis), em risco de extinção (Conorhynchos conirostris e Stygichthys typhlops) e
vulneráveis (Brycon orthotaenia, Hypsolebias guanambi e Lophiosilurus alexandri). Ainda,
houve um caso de extinção local na Lagoa Santa (alto RSF), com redução de
aproximadamente 70% da ictiofauna nativa. As causas prováveis desse processo foram a
obstrução da comunicação da lagoa com o rio das Velhas, a introdução de espécies
exóticas, mudanças no nível da água, poluição orgânica e eliminação da vegetação
marginal e submersa (POMPEU & ALVES, 2003).
Na região do alto Paraná (rio Grande/rio Piumhi) poderia haver uma conexão
natural, com o alto RSF, desempenhando um papel importante no intercâmbio faunístico
entre essas duas bacias. Contudo a escala dessa troca seria menor, quando comparada
à uma conexão artificial. Essa hipótese é corroborada pela análise de antigos mapas
locais, em que se constata que as nascentes de alguns afluentes da margem esquerda
do rio Piumhi, assim como o antigo Pantanal do Cururu, situam-se em altitudes
semelhantes (~800 m) e com curta distância (400 m–1 km) de afluentes da margem direita
30
do RSF. Assim, é provável que tenham ocorrido conexões entre as águas da bacia do rio
Grande e as do RSF, por meio do Pantanal Cururu durante as cheias, representando uma
provável rota migratória natural dos peixes (BLANCO et al., 2010).
A bacia do alto Paraná foi conectada à bacia do RSF na década de 1960, o que
resultou em um aporte de ictiofauna da bacia capturada (MOREIRA-FILHO & BUCKUP,
2005). A transposição do rio Piumhi, afluente da margem direita do rio Grande, ocorreu
devido à construção da Usina Hidrelétrica de Furnas (1958-1963), que se localiza entre
os municípios de São José da Barra (MG) e São João Batista (MG). O enchimento do lago
formado pela barragem exigiu a construção de uma barragem secundária, afim de evitar
a inundação da cidade de Capitólio. Assim, também foi impedido o extravasamento de
suas águas para o sistema vizinho, através do ribeirão Sujo, um afluente da margem
direita do RSF. No entanto, a construção dessa barragem secundária isolou a drenagem
do rio Piumhi, em 1963. Dessa forma, as águas do rio Piumhi foram transferidas por 18
km de canais artificiais para o córrego Água Limpa (RSF), afluente da margem esquerda
do ribeirão Sujo (RSF). Portanto, o rio Piumhi, com seus lagos marginais associados e 22
afluentes, foi separado do sistema Paraná-Plata, integrando, assim, o sistema do RSF
(MOREIRA-FILHO & BUCKUP, 2005).
Estudos de biodiversidade devem considerar que é pouco provável que a drenagem
do ribeirão Sujo seja atualmente capaz de suportar a soma de sua ictiofauna original e
toda a fauna de peixes que ocorria originalmente no rio Piumhi. Quando ambas as faunas
foram forçadas a coexistir por meio da conexão artificial entre as duas bacias
hidrográficas, é provável que algumas espécies fossem levadas à extinção (MOREIRAFILHO & BUCKUP, 2005). Espécimes do grupo Astyanax bimaculatus apresentaram
citótipos intermediários entre indivíduos do alto Paraná e alto RSF, na zona híbrida do rio
Piumhi (PERES et al., 2012). Por outro lado, é provável que as espécies que sobrevivem
31
eventualmente tornem-se organismos invasores na drenagem hospedeira. Isto é
particularmente importante para espécies migratórias como Leporinus octofasciatus, que
foram coletadas no canal de transposição. Essa espécie é nativa do sistema do alto
Paraná, mas agora está presente na bacia do RSF. Outro exemplo é a espécie exótica
Hypostomus regani do rio Piumhi detectada na bacia do RSF (MENDES-NETO et al.,
2011).
O Projeto de Integração do RSF com as Bacias Hidrográficas do Nordeste
Setentrional transferiu 3,5% da água da bacia do São Francisco para as bacias do
Jaguaribe, Apodi-Mossoró, Piranhas-Açu e Paraíba do Norte (BRASIL, 2004). Tal
transferência ocorreu por meio de um sistema de dois canais (Eixos Norte e Leste),
aquedutos, túneis, barragens e estações elevatórias, resultando em 720 km de extensão
(477 km, excluindo os canais secundários, 260 km no Eixo Norte e 217 km no Eixo Leste)
(BRASIL, 2022). Essa transposição ocorreu na bacia do submédio RSF e desde a sua
aprovação em 2007 e o início da construção, em 2008, o projeto sofreu muitos atrasos,
sendo concluído em 2021 (ANDRADE et al, 2011; BRASIL, 2022).
Os projetos de transposição hídrica que envolvem o RSF apresentam potenciais
riscos, já que ameaçam a biodiversidade Neotropical de água doce, com destaque para a
sua ictiofauna (DUDGEON, 2019). As transições envolvendo o regime hidrológico das
bacias influenciadas pelas transposições do RSF, seriam capazes de modificar a
sazonalidade, vazão, disponibilidade e qualidade dos rios da Caatinga (JARDINE et al.,
2015). Assim, essas modificações desencadeariam uma diminuição da diversidade de
peixes e da produção de pesca no interior (SABO et al., 2017). Os problemas ambientais
causados pelas transposições hídricas constituem introduções de espécies, perda de
adaptações locais e homogeneização da biota, introgressão genética, exclusão
competitiva, hibridização, modificação de habitat (incluindo fragmentação da vegetação
32
terrestre por canais) e disponibilidade/qualidade da água (ALBERT et al., 2020; MEADOR,
1992; PITTCOK et al., 2009).
Diante de tantos riscos oferecidos pela pressão antrópica, faz-se urgente o
conhecimento acerca da ictiofauna da bacia do RSF, pois torna-se muito mais executável
e prático conservar aquilo que se conhece. A ictiofauna da bacia do RSF foi inventariada,
resultando em registros de 178 espécies, das quais 60% foram consideradas endêmicas
(LIMA et al., 2018). Já outro estudo elaborou uma checklist para a ictiofauna do submédio
RSF, alcançando um total de 86 espécies (SILVA et al., 2020). Um estudo genético com
a técnica de DNA barcode avaliou o alto e o médio RSF, apontando para a presença de
algumas linhagens crípticas entre esses diferentes trechos (CARVALHO et al., 2011).
Cabe ressaltar que esse trecho está em regiões mais altas e com maior pluviosidade.
Além disso, alguns trabalhos também têm verificado linhagens crípticas de peixes no RSF
(BERBEL-FILHO et al., 2018; JACOBINA et al., 2018).
Apesar de haver estudos com identificação morfológica das espécies que compõe
a ictiofauna de todo o RSF, como mencionado anteriormente, não há o mesmo para
estudos genéticos amplos, envolvendo o cox1, para esses peixes. Estudos genéticos têm
sido realizados sobre a ictiofauna Neotropical de bacias da sul-americanas brasileiras,
incluindo as do rio Paraná, Paraíba do Sul, Jequitinhonha, Mucuri e RSF (PEREIRA et al.,
2013, 2011; GOMES et al., 2015; PUGEDO et al., 2016; CARVALHO et al., 2011). Todos
esses estudos, têm em comum, o fato de que não avaliaram a ictiofauna dessas bacias
ao longo de toda a sua extensão, limitando-se a um ou dois trechos. No RSF, o estudo
expoente na área é o de Carvalho et al., (2011), que analisou, por meio de técnicas
morfológicas e da metodologia de DNA barcode, 101 espécies da ictiofauna do médio e
do alto RSF. Contudo o submédio e o baixo RSF permanecem uma incógnita do ponto de
vista da diversidade genética de sua ictiofauna.
33
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Abstract
Located in South America, São Francisco River (SFR) is distributed from the Southeast to
the Brazil Northeast, is the 27th largest river in the world. This watershed is known for its
diversity and endemism, with its ichthyofauna containing records of 178 species (60%
endemic), but due to anthropic factors there are species that have come to be considered
vulnerable, endangered and critically endangered. There are gaps in knowledge about the
SFR, so that genetic knowledge is still diffuse and incipient in the submiddle (dams) and
lower (silted) stretches. In this context, the present study aimed to overcome knowledge of
biodiversity deficits, as well as to evaluate the SFR ichthyofauna genetic diversity, applying
DNA barcode techniques. We evaluated 90 species, 74 genera, 28 families and 6 orders,
including Characiformes (40 species), Cyprinodontiformes (6 species), Gymnotiformes (3
species), Perciformes (4 species), Siluriformes (36 species) and the Synbranchiformes (1
species). Distinct genetic divergence (GD) patterns were identified: GD<1% (74 species or
82.22%), 1%<GD<2% (8 species or 8.89%) and GD>2% (8 species or 8.89%).
Furthermore, identification errors involving three species pairs were detected:
Cetopsorhamdia iheringi and Phenacorhamdia tenebrosa; Imparfinis mirini and I. minutus;
Characidium fasciatum and C. gomesi. Some cases of species complexes and taxonomic
warnings involving the genera Astyanax and Psalidodon were also found. Deep genetic
divergence was also verified for the species Pimelodella vittata, Synbranchus marmoratus,
Rhamdia quelen, Piabina argentea, Gymnotus carapo, Hyphessobrycon santae and
Pamphorichthys hollandi. Such results help to understand the SFR ichthyofauna
41
systematics and evolution, considering its hydrogeological formation. It is expected that
the knowledge generated here will be used in the elaboration and updating of management
and conservation plans for the ichthyofauna of the SFR.
Key-words: Neotropical fishes, mitochondrial DNA, genetic divergence, cryptic lineages,
misidentifications, species complex.
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3 DNA barcode destaca incertezas taxonômicas e diversidade críptica
em peixes da bacia do rio São Francisco, na região Neotropical .
Resumo
Localizado na América do Sul, o rio São Francisco (RSF), que percorre desde o Sudeste
até o Nordeste do Brasil, é o 27º maior do mundo. Essa bacia hidrográfica é conhecida
por sua diversidade e endemismo, com sua ictiofauna contendo registros de 178 espécies
(60% endêmicas), mas devido a fatores antrópicos há espécies que passaram a ser
consideradas vulneráveis, em perigo e criticamente em perigo de extinção. Há lacunas de
conhecimento acerca do RSF, de modo que o conhecimento genético ainda é difuso e
incipiente nos trechos do submédio (barramentos) e baixo (assoreado). Nesse contexto,
o presente estudo teve como objetivo suprir déficits de conhecimento da biodiversidade,
bem como avaliar a diversidade genética da ictiofauna do RSF, por meio de técnicas de
DNA barcode. Foram avaliadas 90 espécies, 74 gêneros, 28 famílias e 6 ordens, incluindo
os Characiformes (40 espécies), os Cyprinodontiformes (6 espécies), os Gymnotiformes
(3 espécies), os Perciformes (4 espécies), os Siluriformes (36 espécies) e os
Synbranchiformes (1 espécie). Foram identificados distintos padrões de divergência
genética (DG): DG<1% (74 espécies ou 82.22%), 1%<DG<2% (8 espécies ou 8.89%) e
DG>2% (8 espécies ou 8.89%). Além disso, foram detectados erros de identificação
envolvendo três pares de espécies: Cetopsorhamdia iheringi e Phenacorhamdia
tenebrosa; Imparfinis mirini e I. minutus; Characidium fasciatum e C. gomesi. Também
foram encontrados alguns casos de complexos de espécies e advertências taxonômicas
envolvendo os gêneros Astyanax e Psalidodon. Ainda foi verificada divergência genética
profunda para as espécies Pimelodella vittata, Synbranchus marmoratus, Rhamdia
quelen, Piabina argentea, Gymnotus carapo, Hyphessobrycon santae e Pamphorichthys
hollandi. Tais resultados auxiliam na compreensão da sistemática e evolução da ictiofauna
do RSF, considerando sua formação hidrogeológica. Espera-se que o conhecimento aqui
gerado seja utilizado na elaboração e atualização de planos de manejo e conservação da
ictiofauna do RSF.
Palavras-chave: Peixes Neotropicais, DNA mitocondrial, divergência genética, linhagens
crípticas, erros de identificação, complexo de espécies.
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3.1 Introdução
A ictiofauna Neotropical equivale a cerca de 20 a 25% de toda a ictiofauna de água
doce da Terra (Dagosta & Pinna, 2019). Avalia-se que a riqueza dessa ictiofauna alcance
valores próximos a 5.160 espécies descritas, alocadas em 739 gêneros, 69 famílias e 20
ordens (Reis et al., 2016). Contudo, a totalidade dessas espécies ainda é desconhecida,
estimando-se que em torno de 3.000 a 4.000 delas ainda não foram descritas (Reis et al.,
2016).
A falta de conhecimento acerca das espécies tem sido afetada pelo impedimento
taxonômico, que corresponde à falta de recursos científico-humanos, tais como escassez
de taxonomistas, infraestrutura precária e necessidade de revisão taxonômica,
principalmente em grupos diversos e complexos (Jörger & Schrödl, 2013). Essa falta de
conhecimento se manifesta em diversos déficits, incluindo o déficit Linneano, que aponta
para a ausência de conhecimento sobre a identificação de espécies, de modo que muitas
delas ainda não foram sequer descritas, e o déficit Darwiniano, que indica a ausência de
conhecimento sobre filogenia e evolução das espécies (Bini et al., 2006; Diniz-Filho et al.,
2013; Hortal et al., 2015). Além desses fatores, o avanço acelerado do desmatamento e a
poluição dos rios, riachos e demais corpos d’água, têm impactado severamente a
diversidade da ictiofauna na região Neotropical (Freitas et al., 2021; Ilha et al., 2019). Em
todo o mundo, a atividade humana vem crescendo de forma vertiginosa, e estima-se que
mais de um terço de todas as espécies de peixes de água doce estejam sujeitas à extinção
(Harrison et al., 2021).
No Brasil, a bacia hidrográfica do rio São Francisco (RSF) é de grande relevância
socioeconômica, sendo conhecida como a bacia da integração nacional, uma vez que
possui cerca de 2,700 km de extensão, e uma área de ~640,000 km2 (Knoppers et al.,
2005). Esta bacia atravessa uma variedade de biomas (Mata Atlântica, Cerrado e a
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Caatinga), com mudanças fisiográficas em suas paisagens, sendo subdividida nos trechos
alto, médio, submédio e baixo (Knoppers et al., 2005; O’Hanley et al., 2020; Santos et al.,
2014). Os recursos hídricos do rio RSF têm aplicações em diversas atividades humanas,
tais como: geração de energia, irrigação, abastecimento urbano/industrial de água,
navegação, agropecuária e aquicultura (O’Hanley et al., 2020; Santos et al., 2014). As
áreas de várzea do RSF proveem um dos mais importantes ambientes de pesca do interior
do Brasil, e são consideradas um berçário para várias espécies de peixes (Sato &
Godinho, 2004).
Apesar da grande importância socioeconômica, a bacia do RSF vem sofrendo com
diversas ações antrópicas, desde barramentos, a desmatamento, poluição, introdução de
espécies exóticas, e, nos últimos anos, com a transposição de suas águas (Bezerra et al.,
2019; Jardine et al., 2015; Knoppers et al., 2005; Sabo et al., 2017). Essas ações negativas
vêm levando algumas espécies a desaparecer em certos trechos do RSF, como é o caso
de algumas espécies, a exemplo; o surubim (Pseudoplatystoma corruscans), pirá
(Conorhynchos conirostris) e dourado (Salminus brasiliensis) que não tem sido encontrado
em alguns trechos do RSF. Enquanto isso, espécies não nativas, como a tilápia do Nilo
(Oreochromis niloticus) e o tucunaré (Cichla kelberi) aumentaram suas populações
substancialmente nos últimos anos (Assis et al., 2017). Levando algumas espécies
endêmicas que compõe a ictiofauna do RSF a entrarem na lista de extinção (PAN São
Francisco, 2015).
O conhecimento sobre a ictiofauna na bacia do rio São Francisco vem sendo
ampliado através de diversos estudos nos últimos anos (Carvalho et al., 2011; Lima et al.,
2018; Silva et al., 2020). Um inventário da região resultou em registros de 178 espécies,
das quais 60% foram consideradas endêmicas (Lima et al., 2018). Outro estudo elaborou
uma checklist para o submédio rio São Francisco, alcançando um total de 86 espécies
(Silva et al., 2020). Quanto aos aspectos genéticos, Carvalho et al. (2011), utilizando a
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técnica de DNA barcode, identificaram algumas linhagens crípticas entre trechos do alto
e parte do médio do RSF. No entanto, informações sobre a diversidade genética das
espécies nos trechos do submédio e baixo, que sofrem com altos níveis de barramento e
assoreamento, ainda são limitadas, representando uma lacuna de conhecimento na
região.
Nas últimas décadas, técnicas de taxonomia molecular, utilizando o gene
mitocondrial citocromo oxidase subunidade I (cox1), têm se revelado particularmente útil
por sua rapidez e baixo custo (Hebert et al., 2003). Essa técnica tem diversas aplicações,
como por exemplo no auxílio da identificação de espécies, especialmente quando existem
variações sutis nas características morfológicas (Vicente et al., 2020), e na detecção de
complexos de espécies (Pereira et al., 2021). Na região Neotropical, essa estratégia vem
revelando-se bastante efetiva em peixes (Gomes et al., 2015; Jacobina et al., 2018;
Pereira et al., 2011; Ramirez et al., 2017). Entretanto, alguns esses estudos que visam
avaliar a ictiofauna das bacias hidrográficas, em boa parte têm sido limitados,
concentrando-se em avaliar apenas um ou poucos trechos dos rios, o que pode resultar
em lacunas de conhecimento sobre a diversidade genética ao longo de toda a sua
extensão (Carvalho et al., 2011; Gomes et al., 2015; Pereira et al., 2011, 2013; Pugedo et
al., 2016). Para a bacia do rio SF, esses estudos foram realizados apenas nos trechos do
alto e parte médio, cujas sequências têm sido depositadas nos principais bancos de dados
de domínio público (Bold Systems e NCBI). No entanto, as áreas do submédio e baixo
RSF, altamente impactadas por diversos fatores antrópicos, são áreas de conhecimento
genético ainda escasso. Nesse contexto, a utilização de técnicas de sistemática
molecular, com o gene cox1, pode contribuir para preencher essas lacunas de
conhecimento, visando investigar a identidade taxonômica das espécies (déficit linneano),
bem como entender os possíveis processos vicariantes (déficit darwiniano) que podem ter
moldado a diversidade genética da ictiofauna ao longo da bacia do RSF. Nesse contexto,
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o presente estudo teve como objetivo preencher essas lacunas de conhecimento Linneano
e Darwiniano, avaliando a identidade taxonômica e a coesão evolutiva dos peixes do rio
São Francisco, por meio de técnicas de sistemática molecular com o gene cox1.
3.2 Material e Métodos
3.2.1 Coletas
As coletas na bacia do RSF foram realizadas entre 2018 e 2020 nos trechos baixo
e submédio, ao longo do canal principal do rio e afluentes. As coletas foram realizadas
contemplando a maior diversidade de hábitats possíveis, com dois tipos de petrechos:
ativos (redes tipo redes-de-mão, e redes-de-arrasto), e passivos (redes de espera e
armadilhas tipo covo), a fim de evitar a seletividade de cada arte de pesca, onde
geralmente, apenas um determinado grupo de organismos é capturado, de acordo com o
tamanho, hábitos e profundidade de ocorrência. As redes de espera, sempre que possível,
foram deixadas de um dia para o outro. Um total de 122 espécimes, pertencentes a 33
espécies, foram coletadas, identificadas e depositadas pelos taxonomistas na coleção
ictiológica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) (Tabela S1). Todos
os exemplares foram georreferenciados e identificados até o menor nível taxonômico a
partir de chaves de identificação ou trabalhos previamente publicados (Vari, 1992; Albert
et al., 1999; Castro & Vari, 2004; Zanata e Camelier, 2009).
Todos os peixes analisados neste estudo foram coletados sob a licença número
32656-1/2012, emitida pelo Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade
(ICMBio). Os animais foram recolhidos e anestesiados por imersão em benzocaína 1%
em água. Amostras de nadadeiras de cada indivíduo foram coletadas e armazenadas em
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etanol absoluto para análise molecular, sendo depositadas no banco de tecidos do
Laboratório de Sistemática Integrativa Molecular. Os exemplares foram posteriormente
fixados em formol a 4% e armazenadas em etanol 70% na coleção da UFRN.
3.2.2 Amostras de DNA, PCR e sequenciamento
O DNA genômico de todas as amostras foi extraído utilizando o kit Wizard Genomic
DNA Purification (Promega), de acordo com as instruções do fabricante. O fragmento do
gene cox1 foi amplificado via PCR usando primers universais BarcFish1 e BarcFish2
(Ward et al., 2005). Todas as reações de PCR foram realizadas em um volume final de
25µl, contendo 12µl de 2X Taq master mix (Vivantis), 2µl de solução de DNA genômico
com concentração variando entre 10 e 20ng/µl, 0,5µl de cada um dos primers (10mM) e
15µl de água ultrapura. As reações consistiram em uma etapa inicial de 2 minutos a 95°C,
35 ciclos de 30s a 94°C, 30 segundos a 57°C e 2 minutos a 72°C, com uma extensão final
de 7 minutos nesta mesma temperatura, adaptado de Ward et al. (2005). Os produtos de
PCR foram purificados com polietilenoglicol a 20% (PEG). O sequenciamento foi realizado
com o kit Big DyeTM Terminator v 3.1 Cycle Sequencing Ready Reaction (Applied
Biosystems) com primer M-13 e lido em um sequenciador Modelo ABI 3130 (Applied
Biosystems). O sequenciamento foi realizado na Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ),
Bahia.
3.2.3 Obtenção de sequências do RSF em bancos de dados de domínio público
A priori, foi realizada uma busca de espécies com ocorrência no RSF, baseada nas
informações de Lima et al. (2017). Ao total, 598 sequências georreferenciadas do gene
cox1 das espécies provenientes da bacia do RSF foram obtidas no Bold Systems e no
NCBI. Essas sequências foram obtidas e incorporadas ao nosso dataset para fins
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comparativos. Para maiores detalhes sobre a distribuição das espécies, todas as
coordenadas geográficas foram plotadas em um shapefile específico da bacia do RSF.
Nesse arquivo, a bacia está subdivida em seus trechos alto, médio, submédio e baixo, de
acordo com a Agência Nacional das Águas (Catálogo de metadados – Base Hidrográfica
Ottocodificada da Bacia do Rio São Francisco).
3.2.4 Alinhamento, edição de sequências e cálculo de divergências genéticas
intraespecíficas (DGIs)
As sequências de cada espécie foram editadas e alinhadas separadamente
utilizando o software Geneious (Kearse et al., 2012). O alinhamento foi realizado por meio
do pacote Clustal Ômega (Sievers & Higgins, 2014). As DGIs foram calculadas utilizando
a Nearest Neighbor Distance (NND) com o modelo K2P, no software MEGA11 (Tamura et
al., 2021), seguindo a rotina analítica do BOLD SYSTEMS, utilizando, a priori, um limiar
de 2% (Ratnasingham & Hebert, 2007).
3.2.5 Filtro de divergências genéticas intraespecíficas máximas (DGIMAXs)
No filtro de DGIMAXs, as variações genéticas intraespecíficas que apresentaram
valores discrepantes, ou seja, acima de 2% pelo método de Distância do Vizinho Mais
Próximo (NND, Nearest-Neighbour Distance), foram reavaliadas. Tal método considera a
distância genética mínima entre uma espécie e sua espécie vizinha mais próxima para
analisar os níveis da divergência genética (Pereira et al., 2011). O principal objetivo foi
investigar possíveis erros de identificação ou linhagens crípticas. Nesse contexto,
utilizamos uma análise filogenética bayesiana com todos os congêneres com sequências
disponíveis no Bold Systems e NCBI, pertencentes aquele táxon. A priori, assumimos
como erros de identificação, sequências que se misturavam, agrupando-se com outras
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espécies, com probabilidade posterior (PP) abaixo de 0.9, ou clusters relacionados àquela
espécie que eram parafiléticos. Estes possíveis erros de identificação foram listados e
então excluídos do nosso dataset. Por outro lado, agrupamentos com monofiletismo
recíproco apresentando valores de PP acima de 0.9 e com divergências genéticas acima
de 2% foram considerados linhagens crípticas. Aliados a esse limiar, também utilizamos
alguns métodos de delimitação de linhagens.
3.2.6 Métodos de delimitação de linhagens
Para cada espécie com DGIMAX maior que 2%, foi estimado o melhor modelo
evolutivo seguindo os valores do Critério de Informação Akaike (AIC, do inglês Akaike
Information Criterion) no software MEGA11 (Tamura et al., 2021). Foi utilizado dois
métodos de delimitação de linhagens, um método de delimitação baseado em árvore, o
Genealized Model Yule Coalescent (GMYC) (Pons et al., 2006), usando o servidor web
GMYC (http://species.h-its.org/gmyc/), assumindo um único limiar. Para o GMYC, usamos
uma árvore de Maximum Clade Credibility (MCC) não calibrada obtida no BEAST 1.10.4
(Suchard et al., 2018), contendo apenas os haplótipos além de utilizar a árvore de Yule
com relógio molecular lognormal relaxado. A análise compreendeu duas corridas
independentes com 100 milhões de gerações para cada corrida. Os parâmetros foram
amostrados a cada 5,000 gerações, e foi utilizado um burn-in de 10%. A convergência e
o desempenho foram inspecionados usando o Tracer 1.5 (Rambaut et. al, 2018),
certificando-se de que todos os valores de Effective Sample Size (ESS) fossem superiores
a 200.
O segundo método de delimitação de espécies utilizado foi baseado nos
alinhamentos das sequências, sendo este o Assemble Species by Automatic Partitioning
(ASAP)
(Puillandre
et
al.,
2021),
pela
interface
da
web
50
(https://bioinfo.mnhn.fr/abi/public/asap/),
utilizando
o
modelo
de
substituição
de
nucleotídeos K2P e os demais parâmetros foram definidos como padrão. O ASAP divide
partições de espécies com base em distâncias genéticas de pares, e também calcula uma
probabilidade de panmixia (p-val), uma métrica de largura de lacuna relativa (W) e
classifica os resultados pela pontuação ASAP: quanto menor a pontuação, melhor a
partição (Puillandre et al., 2021). Os números de Molecular Operational Taxonomic Units
(MOTUs), previstos pelos 1º e 2º ASAP scores, foram selecionados e comparados com
outros métodos.
3.3 Resultados
Foram obtidas sequências do gene cox1 de 720 espécimes da ictiofauna do RSF
sendo 122 inéditas (dados primários) e 598 estando depositadas no Bold Systems/NCBI
(dados secundários) (Tabela S1). A Figura 1 (Fig. 1) mostra o mapa de amostragem
dessas espécies no RSF. O total de indivíduos pertencem a 90 espécies, hierarquizadas
dentro de 74 gêneros, 28 famílias e seis ordens, Characiformes (40 espécies),
Cyprinodontiformes (6 espécies), Gymnotiformes (3 espécies), Perciformes (4 espécies),
Siluriformes (36 espécies) e Synbranchiformes (1 espécie). Os dados inéditos, são
representados por 33 espécies, das quais 9 delas são endêmicas do RSF. O tamanho das
sequências variou de 540 a 650 pb. As DGIMAXs obtidas pelo método K2P variaram de 0
a 9.3% (Tabela S2). Foi possível classificar as espécies de acordo com as DGIMAXs, de
modo que o dataset foi dividido em três grupos: 74 espécies (82.22%) foram categorizadas
em um grupo com valores inferiores a 1%; em outro grupo foram classificadas oito
espécies (8.89%), variando entre 1% e 2%; e no terceiro grupo oito espécies (8.89%), com
valores superiores a 2%.
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Nossos resultados também detectaram prováveis erros de identificação que
inflaram as DGIMAXs para algumas espécies. Além disso, tais espécies foram
discriminadas por meio dos seus respectivos Barcode Index Number (BINs), onde
algumas espécies se misturavam com outras, considerando que todos os pares são
morfologicamente semelhantes entre si: Phenacorhamdia tenebrosa que foi erroneamente
atribuída à Cetopsorhamdia iheringi (BIN AAD2018); Imparfinis mirini, em que houve
confusão com I. minutus (BIN AAC2103); e Characidium gomesi confundida por C.
fasciatum (BIN AAO5269).
A DGIMAX dentro de alguns táxons também foi superestimada, além dos casos de
erros de identificação de espécies. Como ocorreu para o complexo de espécies
envolvendo representantes do gênero Astyanax (A. fasciatus e A. bimaculatus/lacustris) e
o ressurreto gênero Psalidodon (P. rivularis e P. fasciatus). Análises filogenéticas e de
divergência genética envolvendo representantes desses gêneros indicaram a presença
de três clados (PP=1) (Fig. 2). Um clado constituído por representantes apenas de
Astyanax bimaculatus (vermelho), que também tem sido sinonimizado como A. lacustris,
com divergência genética de 7.1%. Um outro representado por Astyanax fasciatus (1%)
(verde), e por fim um outro clado agrupando representantes de A. bimaculatus, A.
fasciatus, P. rivularis e P. fasciatus (2.6%) (azul). Todos os três clados representados
pelos trechos do alto ao baixo RSF. Esses clados detectados foram congruentes com os
métodos de delimitação de linhagens (ASAP e GMYC).
Tendo em vistas que a bacia do RSF possui uma conexão artificial com a bacia do
alto Paraná (rio Piumhi) (Moreira-Filho & Buckup, 2005), incluímos no nosso dataset
sequências georreferenciadas do alto Paraná, visando detectar um possível caso de
introdução de espécies, devido à alta divergência genética indicada no clado 1. Nossas
análises revelaram a existência do agrupamento da sequência BAST412-12, do alto RSF,
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com as sequências do alto Paraná, apresentando divergência genética de 0.09%, ao
passo que, as sequências BAST463-12, BAST464-12 e BAST1111-13 agrupam-se junto
com a sequência FUR1136-10 tendo divergência genética de 0.03%, originária do alto
Paraná. Desse modo o clado 1 apresenta divergência elevada devido à presença das
sequências do alto RSF, BAST412-12, BAST463-12, BAST464-12 e BAST1111-13. Além
disso, nossas análises revelaram DGIMAXs acima de 2% em sete táxons (Fig. 3),
sugerindo a presença de linhagens crípticas (Tab. 1). Avaliamos a diversidade genética
da ictiofauna ao longo dos trechos do RSF para diversas espécies, de modo que sete
delas apresentaram divergências entre 1 e 2% (Tab. 1), embora essas divergências não
foram na maior parte detectadas entre os trechos, mas sim entre regiões adjacentes.
Para a análise de S. hilarii (2%), tendo em vista que espécimes do alto RSF
apresentaram possíveis casos de introdução de espécies, foram incluídos em nosso
dataset um conjunto de sequências georreferenciadas provenientes da bacia do alto
Paraná. Dessa forma, visamos avaliar, para S. hilarii, uma conexão artificial da bacia do
alto RSF com a bacia do alto Paraná (rio Piumhi) (Moreira-Filho & Buckup, 2005). Assim,
ao retirar as sequências ANGBF14426-19, ANGBF14427-19, PBS025-15, PBS027-15 e
PBS029-15, que agruparam em conjunto com sequências do alto Paraná, a divergência
foi reduzida de 2% para 0.8%.
3.4 Discussão
3.4.1 Eficácia do DNA barcode
Considerando o número total de sequências analisadas em nosso estudo, a
metodologia de DNA barcode foi muito eficaz em permitir a correta discriminação de
53
aproximadamente 98% das espécies da ictiofauna do RSF avaliada neste estudo.
Considerando que foram excluídos os erros de identificação, confirmando, assim, a
utilidade do DNA barcode como uma ferramenta efetiva para identificação de espécies.
Essa eficiência tem sido também detectada em outros estudos com peixes neotropicais
(Carvalho et al., 2011; Gomes et al., 2015; Pereira et al., 2013; Pereira et al., 2011; Pugedo
et al., 2016). De um total de 178 espécies descritas para a bacia do rio São Francisco, 90
já possuem informações genéticas em bancos de dados de domínio público. Nesse
contexto, nossos dados ampliam o conhecimento genético das espécies do RSF,
contribuindo com informações genéticas inéditas de 33 espécies diferentes, sendo 25%
delas endêmicas.
Quanto a distribuição das divergências genéticas intraespecíficas dentro das
ordens, aquelas com maiores variações foram: Siluriformes (9.3% - Pimelodela vittata),
seguida por Characiformes (7.1% - Astyanax bimaculatus) e por fim Gymnotiformes (4.8%
- Gymnotus carapo). Nesse contexto, nossos dados revelaram distintos padrões de
divergência genética em espécies de peixes que habitam diferentes trechos da bacia
hidrográfica do RSF. Além dessas divergências, foi possível sinalizar potenciais erros de
identificação
que
inflaram
algumas distâncias
genéticas,
sugerindo
incertezas
taxonômicas, possivelmente relacionadas a complexos de espécies.
3.4.2 Erros de identificação de espécies
Um dos casos de erros de identificação envolveu as espécies C. iheringi e P.
tenebrosa que são morfologicamente similares e têm sido encontradas no alto e médio
RSF (Bagley et al., 2019; Carvalho et al., 2011; Horodesky et al., 2020). Esses bagres
pertencem à família Heptapteridae, que possui dúvidas taxonômicas devido à presença
de caracteres sobrepostos, além de contar com espécies que hibridizam em cativeiro
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(Bockmann, 1998; Bockmann & Miquelarena, 2008; Bockmann & Slobodian, 2017; De
Borba et al., 2012; Ribolli et al., 2017). De fato, essa família apresenta uma ampla
diversidade, o que tem como consequência inúmeras proposições de complexos de
espécies. Em destaque, estão as espécies ou gêneros mais especiosos, e com uma ampla
distribuição geográfica, como é o caso dos gêneros Cetopsorhamdia e Phenacorhamdia
(De Almeida et al., 2003; Garcia et al., 2010). Apesar de tal dificuldade taxonômica, nosso
estudo foi capaz de discernir sequências mal depositadas, em que espécimes de C.
iheringi correspondem a espécimes de P. tenebrosa.
Outro gênero que pertence à família Heptapteridae, também taxonomicamente
problemático, é Imparfinis (Bockmann & Guazzelli, 2003). Por exemplo, foi encontrada
semelhanças citogenéticas e filogenéticas entre I. minutus e I mirini oriundos dos rios
Paraíba do Sul e Tietê. Também foi identificado um valor extremamente baixo de
divergência genética entre as espécies I. minutus e I. mirini, variando de 0.8 a 1.2% para
o cox1 (Ferreira et al., 2014). Esses resultados sugerem que estas espécies tenham
passado por eventos históricos relacionados às conexões entre as bacias supracitadas,
ocorrendo possível divergência populacional profunda, ou uma possível especiação
recente (Ferreira et al., 2014). Sendo assim, aliado às dificuldades morfológicas
envolvendo a taxonomia de ambas as espécies, as divergências genéticas baixas podem
também culminar em atribuições taxonômicas errôneas, como ocorreu para a família
Loricariidae (Berbel-Filho et al., 2018).
Dentro do grupo de erros de identificação que foram avaliados por nosso estudo,
estão também as espécies Characidium fasciatum e C. gomesi (0.001%), de modo que
nossas análises indicaram que elas se agrupam em um único clado. Dessa maneira,
nossos resultados foram concordantes com um trabalho que utilizou sequências
mitocondriais, dados cromossômicos e morfológicos para avaliar espécies de
55
Characidium, indicando a necessidade de revisões taxonômicas para esse grupo (Serrano
et al., 2019).
3.4.3 O caso do complexo de espécies Astyanax/Psalidodon
Além dos erros de identificação, nossos dados foram capazes de discriminar alguns
grupos enigmáticos, como é o caso de um complexo envolvendo representantes dos
gêneros Astyanax/Psalidodon. Um dos clados foi representado apenas por espécimes de
Astyanax bimaculatus/lacustris com ocorrência desde o alto até o baixo RSF. Este clado
apresentou uma divergência genética intraespecífica profunda (7.1%). Contudo tal
divergência deve-se ao fato de que espécimes do alto RSF, na verdade, são
geneticamente mais próximas de representantes da bacia do rio alto Paraná (0.009%).
O contato artificial entre o alto Paraná e o alto RSF remonta ao início da década de
1960, quando o rio Piumhi, afluente da bacia do Alto Paraná, foi transposto para a bacia
do RSF, com a construção da Hidrelétrica de Furnas, no Estado de Minas Gerais (MoreiraFilho & Buckup, 2005). Desse modo, têm sido documentados estudos genéticos
envolvendo espécies do rio Paraná, ocorrendo agora na bacia do rio São Francisco. Um
desses trabalhos detectou alguns citótipos intermediários em populações de A.
bimaculatus que habitam a região de quebra de isolamento geográfico causada pela
transposição (no rio Piumhi), formando uma zona híbrida (Peres et al., 2012). Sob esse
âmbito, a ocorrência desse espécime com alta divergência genética encontrado nos
nossos resultados pode se dar devido uma possível introdução de espécies advindas dos
efeitos dessa transposição. Esses efeitos de conexões artificiais podem propiciar tanto
introdução de espécies exóticas, quanto afetar a diversidade genética de algumas
espécies, principalmente aquelas de baixa vagilidade (Berbel-Filho et al., 2016). Como foi
o caso de Parauchenipterus galeatus, que sofreu um efeito de gargalo genético devido a
56
perda de seu habitat no local onde a transposição foi realizada (Lui et al., 2012). Por outro
lado, ao excluir a sequência que tem proximidade genética com a bacia do alto Paraná, a
diversidade genética de Astyanax bimaculatus/lacustris foi reduzida para 3.7%.
A
divergência
genética
profunda
(3.7%),
aqui
detectada
em
A.
bimaculatus/lacustris, revela a presença de linhagens crípticas envolvendo esse táxon,
principalmente no alto RSF. Nessa região, existe uma reativação de falhas geológicas,
presentes entre as cabeceiras da bacia do RSF, conhecidas por Descontinuidade Crustal
do Alto São Francisco - DCARSF (Albert & Reis, 2011). Esses movimentos orogenéticos
podem ter culminado em eventos de captura de cabeceiras entre alguns afluentes que
drenam a bacia do RSF, permitindo o isolamento de algumas populações, culminando em
linhagens discrepantes que acumularam mutações genéticas acentuadas. Essas
contínuas reativações da DCARSF, têm sido associadas a processos de diversificação
nos gêneros Salminus e Hyspostomus (Hubert et al., 2007; Montoya-Burgos, 2003), e
pode ter ocorrido com Astyanax bimaculatus/lacustris.
Já o outro clado, foi constituído apenas por espécimes de A. fasciatus do alto ao
baixo RSF. Sua divergência genética de 1%, nos leva a sugerir que esse táxon ocorre de
maneira evolutivamente coesa, sem divergência genética acentuada. Os estudos
morfológicos de A. fasciatus indicam que a aplicação desse epíteto específico ocorre
somente nos casos de espécimes provenientes da bacia do RSF, como na descrição
original de Cuvier (1819). Contudo, De Melo & Buckup (2006) relataram a existência de
um complexo de espécies que engloba A. fasciatus ocorrendo fora da bacia do RSF, na
bacia do rio Paraná. Além disso, nosso estudo detectou um caso emblemático envolvendo
as espécies A. fasciatus e A. bimaculatus com as do gênero Psalidodon (P. rivularis e P.
fasciatus). A divergência genética entre os clados variou de 2.9 a 7%. Sendo o clado
vermelho o mais divergente. Já a divergência entre os clados verde e amarelo foi de 3.4%.
57
Nesse contexto, nossos dados revelam a presença de um complexo de espécies
envolvendo os gêneros Astyanax e Psalidodon.
O gênero Astyanax já tem sido reconhecido por sua alta diversidade de espécies e
diversidade críptica envolvendo diversos táxons, como é o caso dos complexos de
espécies envolvendo A. bimaculatus, A. fasciatus e A. scabripinnis (De Melo & Buckup,
2006; Garutti & Langeani, 2009; Moreira-Filho & Bertollo, 1991). Assim, as espécies de
Astyanax são reconhecidas como complexos de espécies em diversos trabalhos, pois são
morfologicamente indistinguíveis entre si (De Melo & Buckup, 2006; Garutti & Langeani,
2009; Moreira-Filho & Carlos Bertollo, 1991; Zanata et al., 2018). Já o gênero Psalidodon
foi ressuscitado por Terán et al.(2020), como gênero monofilético válido, incluindo muitos
táxons anteriormente classificados em Astyanax, constando a maioria das espécies dos
grupos A. eigenmanniorum, A. fasciatus, A. scabripinnis e A. dissimilis. Dessa forma,
nossos dados indicam algumas advertências taxonômicas e a necessidade de revisão
envolvendo essas espécies na bacia do RSF, corroborando a dificuldade de identificar as
espécies dos complexos Astyanax e Psalidodon (Rossini et al., 2016; Terán et al., 2020).
3.4.4 Divergências genéticas entre 1 e 2%
A menor distância desse grupo foi de 1% (Leporinus piau), já a maior foi de 1.9%
(Geophagus brasiliensis). Casos de variações genéticas dentro desse limiar entre 1 e 2%
podem indicar possíveis processos de estruturação populacional ao longo da bacia, como
apontado em algumas espécies das bacias Neotropicais, a exemplo das da Amazônia, do
Paraná e do Paranaíba, assim como dentro da bacia do RSF. Embora o cox1 não seja a
região mitocondrial mais indicada para detectar esses processos (De Abreu et al., 2009;
Hrbek et al., 2018; Jacobina et al., 2018; Pazza et al., 2016).
58
Um outro caso de divergência populacional foi encontrado em Salminus hilarii que
apresenta divergência genética, em nossos resultados do RSF, em torno de 2%. Alguns
estudos têm relatado uma divergência genética de 1.7%, mas vale ressaltar que essa
distância genética foi calculada entre duas linhagens distintas, uma exclusiva da bacia do
RSF e outra formada por espécies da bacia do alto Paraná (Machado et al., 2017). Dessa
forma, sugerimos que possivelmente, a existência de uma baixa diversidade genética
entre os espécimes de S. hilarii do alto RSF e do alto Paraná detectadas em nosso estudo
pode ter ocorrido, ou por conexão artificial entre essas bacias, com a transposição do rio
Piumhi, ou por processos de repovoamento do rio São Francisco (Moreira-Filho & Buckup,
2005; Coimbra et al., 2020; Honji et al., 2011).
No RSF, avaliações da diversidade genética com outros marcadores mais
variáveis, tais quais os microssatélites, têm sido acessadas em algumas espécies de
peixes migradores, detectando estruturas populacionais ao longo da bacia. Tal
diversidade detectada tem sido associada tanto a processos históricos, como mudanças
no curso do RSF, bem como a processos antrópicos por meio dos barramentos (Coimbra
et al., 2020; Farias et al., 2020; Oliveira-Farias et al., 2022). A bacia do RSF possui uma
geomorfologia complexa, devido à ocorrência de capturas de cabeceira e remodelações
que levaram a mudanças em seu curso, o que culminou em conexões com outras bacias
em determinados momentos, e em isolamentos em outros períodos, o que pode ter levado
as divergências genéticas em diferentes táxons, como as apontadas por nosso estudo
(Fernandes et al., 2022; Machado et al., 2018).
3.4.5 Biodiversidade oculta (divergências genéticas superiores a 2%)
Possíveis casos de linhagens crípticas (espécies pouco estudadas, e por isso não
distinguíveis morfologicamente,
mas com
grande
diferenciação genética)
com
59
DGIMAX>2% foram detectados em sete espécies dentro da bacia do RSF. Inserido nesse
grupo estão Synbranchus marmoratus, Rhamdia quelen e Gymnotus carapo, que
constituem espécies com ampla distribuição geográfica na região Neotropical, tendo
passado por reformulações taxonômicas, de modo que são consideradas complexos de
espécies (Martinez et al., 2011; Milhomem et al., 2008; Utsunomia et al., 2014), o que
poderia explicar suas divergências genéticas profundas no RSF. A exemplo, recentemente
uma nova espécie, G. darwini, foi descrita para as bacias costeiras do Nordeste (CamposDa-Paz & Santana, 2019). Possivelmente, a distância elevada encontrada em G. carapo
pode estar relacionada a presença dessas duas espécies nessa bacia.
A especiação críptica descrita para Piabina argentea por Carvalho et al. (2011)
ainda permanece um caso singular a ser melhor esclarecido sob o ponto de vista evolutivo.
Em relação a essa espécie, foram adicionadas sequências do cox1 além daquelas
disponibilizadas pelo trabalho citado anteriormente, de modo que foram incluídos outros
estudos no RSF. Ainda, Carvalho et al. (2011), citam os casos de P. vittata e P. hollandi
como espécies com divergências genéticas profundas de 9.3% e 2.2%, respectivamente,
corroboradas em nossas análises. O dataset de P. vittata aqui avaliado foi o mesmo do
trabalho anterior, já para P. hollandi foram adicionados espécimes inéditos do baixo e
submédio RSF. As divergências genéticas elevadas aqui observadas têm como
justificativa mais plausível uma provável relação com a baixa vagilidade dessas duas
ultimas espécies.
Costa et al (2012, 2018), por exemplo, utilizando abordagens taxonomia
integrativa, encontraram um caso de complexo de espécies envolvendo peixes anuais do
gênero Hypsolebias, endêmicos do rio São Francisco. Embora nossos dados não apontem
para espécies anuais com divergências elevadas, houve a detecção de um outro caso de
divergência profunda (2.2 %) envolvendo Hyphessobrycon santae, uma espécie também
60
com baixa vagilidade entre os trechos do alto, submédio e baixo RSF. Nesse contexto,
nossos resultados destacam que processos de especiação podem ocorrer dentro do RSF.
Algumas evidências em outras bacias Neotropicais têm sugerido processos de especiação
advindos de múltiplas invasões de bacias distintas, ou segmentação de populações em
uma mesma bacia (Abreu et al., 2020). Estes processos foram encontrados na Amazônia
(gênero Nannostomus) e na bacia do Paraná-Paraguai (Benzaquem et al., 2015; Diáz et
al., 2016; Guimarães et al., 2018), o que pode ocorrer também para o RSF. No ambiente
de água doce, assim como no marinho, a conectividade hídrica não indica que haja
necessariamente dispersão facilitada para organismos aquáticos (Bessonart et al., 2021;
Hirschmann et al., 2015; Winemiller et al., 2008). Portanto, existem sinais genéticos
específicos gerados pela ação de barreiras e pelas dinâmicas geohidrológicas entre as
bacias, que são de difícil detecção apenas pela morfologia (Bignotto et al., 2020; Machado
et al., 2018).
3.5 Considerações Finais
As informações obtidas por este estudo contribuem significativamente para o
preenchimento de lacunas de conhecimento Linneano e Darwiniano, fornecendo
importantes informações sobre a diversidade genética evolutiva e taxonômica da
ictiofauna da bacia do rio São Francisco. Além disso, os resultados também indicam que
múltiplos processos históricos e antrópicos afetaram a diversificação dos táxons ao longo
da bacia. A alta divergência genética encontrada em algumas espécies, sugere que
eventos geológicos e hidrológicos podem ter influenciado a diversificação em alguns
táxons, principalmente aqueles com baixa vagilidade. Além disso, vale destacar que as
ações antrópicas, como as conexões artificiais também tem afetado a diversidade
genética dessa ictiofauna. Nesse contexto, espera-se que o conhecimento gerado por este
estudo possa ser utilizado como auxilio na elaboração e atualização de planos de manejo
61
e conservação da ictiofauna do RSF, considerando especialmente a importância das
linhagens crípticas aqui detectadas. Dessa forma, espera-se contribuir para a
conservação da biodiversidade dessa importante bacia hidrográfica neotropical.
62
Conclusões
Esta Dissertação contribui para a compreensão do conhecimento atual sobre a
ictiofauna do RSF, resumindo as principais lacunas de conhecimento e processos que
afetam a diversidade de peixes na bacia. Com base no mapa de amostragem das espécies
obtido, podemos sugerir a priorização de esforços de amostragem em áreas ainda pouco
estudadas, como o trecho médio do RSF. Além disso, as diversidades genéticas e
evolutivas identificadas na ictiofauna podem ser valiosas para a elaboração de planos de
manejo e conservação específicos para as espécies de peixes em diferentes trechos do
RSF. Esperamos que essas informações possam ser utilizadas de forma efetiva na
conservação dessa biodiversidade negligenciada, como é o caso da bacia hidrográfica do
rio São Francisco.
63
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72
FIGURAS
Figura 1. Mapa de amostragem da ictiofauna da bacia do rio São Francisco representando
90 espécies que contém 720 espécimes. As localizações foram georreferenciadas, tanto
para dados primários (122 espécimes inéditos), quanto para dados secundários (598
espécimes com sequências já depositadas no BOLD SYSTEMS ou no NCBI). Os locais
de coleta de diversos espécimes muitas vezes são os mesmos, portanto os pontos de
distribuição das espécies se sobrepõem.
73
74
Figura 2. Reconstrução filogenética bayesiana utilizando o gene cox1 para as espécies
dos gêneros Astyanax/Psalidodon da bacia do rio São Francisco. É possível identificar a
presença de três clados bem suportados (PP=1). Um clado constituído por representantes
apenas de Astyanax bimaculatus/lacustris (vermelho), com divergência genética de 7.1%.
Um outro representado por Astyanax fasciatus (1%) (verde), e por fim um outro clado
agrupando representantes de A. bimaculatus, A. fasciatus, P. rivularis e P. fasciatus
(2.6%) (azul).
75
Figura 3. Gráfico de contorno mostrando a distribuição das divergências genéticas do
cox1 para as espécies da ictiofauna da bacia do São Francisco. Percebe-se que a grande
maioria das espécies se concentra próximo a 0, e uma pequena parte se distribui acima
do limiar coespecífico (linha vermelha) utilizado para DNA barcode, ou seja, acima de 0.02
(2%).
76
TABELA
Tabela 1. DGIMAXs (Divergências Genéticas Máximas) de algumas espécies do RSF que
são crípticas e de outras que apresentam estruturação populacional.
Resultado
detectado
pelo presente
estudo
n
DGIMAX
(%)
6
3
7
9.3
8.9
6.1
17
6
4
4.8
alto/submédio/baixo
8
3.3
Pamphorichthys hollandi
alto/submédio/baixo
9
2.7
Salminus hilarii
alto
16
2.0
Geophagus brasiliensis
alto/baixo
3
1.9
Prochilodus argenteus
alto/submédio
13
1.6
Trachelyopterus galeatus
alto/baixo
7
1.4
Pygocentrus piraya
alto/médio/submédio
16
1.2
Hoplias malabaricus
alto
11
1.1
Phenacogaster franciscoensis
alto/submédio
2
1.1
Espécie
Trecho(s)
Pimelodella vittata
Synbranchus marmoratus
Rhamdia quelen
alto
alto
alto/baixo
Piabina argentea
alto
Gymnotus carapo
alto
Hyphessobrycon santae
Linhagem
críptica
Estruturação
populacional
77
MATERIAL SUPLEMENTAR
Tabela S1. Informações sobre as sequências do gene cox1, incluindo as respectivas
coordenadas geográficas de coletas dos espécimes que têm sequências disponíveis no
BOLD SYSTEMS e/ou no NCBI e dos espécimes coletados durante este estudo. Consultar
o arquivo XLSX em anexo.
Tabela S2. Divergências genéticas calculadas, para o gene cox1, da ictiofauna do rio São
Francisco para dados coletados no presente trabalho e também aqueles disponíveis
apenas no BOLD SYSTEMS e NCBI. Esta tabela conta ainda com as ordens e famílias a
que cada espécie pertence, além de dados de conservação, endemismo e distribuição
nos diferentes trechos desse rio. Consultar o arquivo XLSX em anexo.
78