O papel das barreiras geográficas na estruturação genética de raias da espécie Hypanus guttatus (Bloch & Schneider, 1801) (Chondrichthyes: Dasyatidae) na costa do Brasil analisado com o uso de SNPs (Single Nucleotide Polymorphism)

Abstract

A estruturação genética de espécies marinhas costeiras resulta da interação complexa entre fatores oceanográficos, ecológicos e históricos. Na costa brasileira, barreiras ambientais como a Pluma Amazonas-Orinoco (PAO), o complexo Vitória-Trindade, ressurgências e sistemas de correntes marinhas são reconhecidas como forças potencialmente estruturantes da diversidade genética. Hypanus guttatus é uma espécie de raia amplamente distribuída no Atlântico Ocidental, que apresenta duas linhagens genéticas na região da PAO, mas sua estrutura populacional ao longo da costa brasileira ainda não havia sido profundamente investigada com métodos genômicos e ecológicos integrados. Portanto, este estudo teve como objetivo investigar a estrutura genômica populacional de H. guttatus da foz do Rio Amazonas até a ocorrência mais ao sul da espécie e identificar áreas de habitat inadequado ao longo da costa brasileira que podem servir como barreiras geográficas ou que restringem a distribuição da espécie. Neste estudo, combinamos análises de modelagem de nicho ecológico (Ecological Niche Modelling - ENM) e dados genômicos obtidos via double-digest Restriction Site-Associated DNA (ddRADseq) de 33 indivíduos de quatro ecoregiões marinhas brasileiras (Amazonia = 9, Northeastern Brazil = 7, Eastern Brazil = 7 e Southeastern Brazil = 10) usando marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP). A biblioteca genômica foi construída usando a metodologia ddRAD e sequenciada pela plataforma Illuminaa. As leituras paired-end foram filtradas por qualidade e foram alinhadas com o genoma de referência de Hypanus sabinus (acesso ao GenBank: GCA_030144855.1) usando Bowtie 1.3.1. Após a genotipagem pelo Stacks 2.65 e as etapas de filtragem de qualidade dos SNPs (i.e. cobertura), 5,624 SNPs foram retidos para análises subsequentes. Utilizamos vários pacotes do R no RStudio (i.e. DiveRsity 1.9.90, Genepop 1.2.2, StaMPP 1.6.3) para analisar a diversidade genética e a diferenciação populacional. Para avaliar a estrutura populacional, realizamos uma análise discriminante de componentes principais (DAPC) com o pacote adegenet, obtendo as probabilidades de pertencimento de cada indivíduo aos grupos genéticos, que foram visualizadas por gráficos de composição e mapas de calor. A modelagem indicou uma leve redução da adequabilidade do habitat próxima à foz do Rio Amazonas, mas constante ao longo do restante da costa. Apesar disso, os dados genéticos revelaram uma estruturação populacional clara, com quatro unidades evolutivas distintas (ESUs) e valores de diferenciação populacional (FST) significativos entre elas (0,078 a 0,382), rejeitando a hipótese de panmixia. A integração da modelagem de nicho ecológico (ENM) com dados genômicos (ddRADseq) de H. guttatus revelou isolamento histórico significativo e fluxo gênico limitado entre as populações. Embora a ENM tenha mostrado adequada continuidade de habitat, os dados genéticos indicam forte estruturação populacional, principalmente entre as regiões da Amazônia e do Sudeste brasileiro. Esse padrão é possivelmente explicado por processos históricos, como o isolamento em refúgios costeiros durante o Último Máximo Glacial, e 7 por barreiras oceanográficas contemporâneas, incluindo correntes marítimas e ressurgências, que limitam a dispersão da espécie. A análise demográfica aponta que a população do Nordeste brasileiro apresenta baixa diversidade genética, alta endogamia e reduzido tamanho efetivo populacional, sinalizando vulnerabilidade, enquanto a população da Amazônia demonstra estabilidade genética e demográfica. O perfil ecológico de H. guttatus, com forte preferência por habitats estuarinos e intertidais, comportamento alimentar generalista e alta fidelidade ao local, aliado a fatores físicos e oceanográficos, possivelmente contribui para a manutenção da estruturação genética observada. Esses resultados têm implicações diretas para a conservação, indicando a necessidade de reconhecer e proteger as unidades evolutivas distintas para preservar a diversidade genética e a funcionalidade ecológica da espécie, especialmente diante da intensa pesca artesanal e das mudanças ambientais nos ecossistemas costeiros brasileiros.