Avaliação da biodiversidade da ictiofauna em ecossistemas estuarinos do litoral de São Paulo utilizando DNA ambiental e RNA ambiental metabarcoding como biomarcadores

Abstract

A avaliação da distribuição e abundância das espécies é imprescindível para estudos sobre a biodiversidade e para o desenvolvimento de políticas voltadas para sua conservação, especialmente em ambientes vulneráveis como os estuários. Nesse contexto, o DNA ambiental (eDNA) e o RNA ambiental (eRNA) metabarcoding surgem como técnicas não-invasivas para o levantamento de espécies, a partir de ácidos nucleicos isolados de amostras ambientais. O presente trabalho se propõe a avaliar a aplicabilidade de eDNA e eRNA em estudos metabarcoding para o levantamento de espécies de peixes em duas regiões de estuário do litoral norte paulista, do rio Escuro (Ubatuba) e do rio Juqueriquerê (Caraguatatuba). Coletamos amostras de água a partir de um gradiente de salinidade em três porções de cada estuário nos meses de agosto de 2023 (inverno) e fevereiro de 2024 (verão), filtrando parte do conteúdo para eRNA e parte para eDNA. Para obtenção dos ácidos nucleicos, DNA e RNA, todo o material passou por etapas de extração de material genético, purificação, amplificação do gene de rRNA 12S e posteriormente encaminhados para sequenciamento Illumina. Obtivemos sucesso de sequenciamento de 18 amostras, sendo 10 do rio Juqueriquerê (eDNA) e 8 do rio Escuro (eDNA e eRNA), com a identificação total de 93 espécies considerando ambos os rios, incluindo peixes, mamíferos, anfíbios e aves. A partir dos principais parâmetros de diversidade avaliados, o rio Escuro apresentou uma maior abundância de espécies quando comparado ao rio Juqueriquerê, com informações principalmente fornecidas pelos dados de eDNA. No rio Juqueriquerê também houve a identificação de espécies invasoras como a tilápia-do-nilo e o bagre-africano. A partir de nossas análises, constatamos que o eRNA e o eDNA tem potencial de serem amplamente utilizados como ferramentas para o monitoramento de fauna, e o uso combinado de métodos, incluindo os tradicionais, diminui as limitações de cada técnica e representam de forma acurada a composição de espécies, principalmente com eRNA e sua detecção de organismos ativos, representando um retrato fiel da fauna viva em determinado espaço-tempo.

The assessment of species distribution and abundance is essential for studies on biodiversity and for the development of policies aimed at its conservation, especially in vulnerable environments such as estuaries. In this context, environmental DNA (eDNA) and environmental RNA (eRNA) metabarcoding emerge as non-invasive techniques for species survey, from nucleic acids isolated from environmental samples. The present work aims to evaluate the applicability of eDNA and eRNA in metabarcoding studies for the survey of fish species in two estuary regions of the northern coast of São Paulo, the Escuro River (Ubatuba) and the Juqueriquerê River (Caraguatatuba). We collected water samples from a salinity gradient in three portions of each estuary in the months of August 2023 (winter) and February 2024 (summer), filtering part of the content for eRNA and part for eDNA. To obtain nucleic acids, DNA and RNA, all the material underwent genetic material extraction, purification, amplification of the 12S rRNA gene and was subsequently sent for Illumina sequencing. We successfully sequenced 18 samples, 10 from the Juqueriquerê River (eDNA) and 8 from the Escuro River (eDNA and eRNA), with the total identification of 93 species considering both rivers, including fish, mammals, amphibians and birds. Based on the main diversity parameters evaluated, the Escuro River presented a greater abundance of species when compared to the Juqueriquerê River, with information mainly provided by eDNA data. Invasive species such as Nile tilapia and African catfish were also identified in the Juqueriquerê River. From our analyses, we found that eRNA and eDNA have the potential to be widely used as tools for fauna monitoring, and the combined use of methods, including traditional ones, reduces the limitations of each technique and accurately represents the composition of species, especially with eRNA and its detection of active organisms, representing a faithful portrait of the living fauna in a given space-time.