adultos
Marinho, L.A 1 & Martinez, P.A1
1 Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Pós graduação em Ecologia. Natal- RN. Brasil
RESUMO
A simetria é uma notável característica da morfogênese durante o desenvolvimento embrionário. Os desvios aleatórios dessa simetria são denominados assimetria flutuante (AF). A assimetria Flutuante tem sido utilizada como uma ferramenta útil para indicar possíveis estresses genéticos ou ambientais durante o desenvolvimento dos indivíduos bem como a sua capacidade de estimar aptidão e seus efeitos na seleção sexual.,Com o objetivo de estimar os valores e analisar o papel da AF com um caráter de seleção natural na espécie marinha E. imbricata, analisamos fêmeas adultas e filhotes vivos e mortos comparando os valores encontrados nessas diferentes fases ontogenéticas através de análises morfométricas multivariadas. Os dados foram coletados em dois momentos distintos: o primeiro no momento da desova da fêmea e o segundo na eclosão dos ninhos e nascimento dos filhotes. As características analisadas consistiram em medidas de comprimento e largura de nadadeiras anteriores e posteriores (CANT, LANT, CPOS e LPOS), e também coletados dados de número de placas do casco; placas laterais (NPL), placas circundantes (NPCIRC) e plastrão; placas centrais (NPP), placas inframarginais (NPIM). Com os valores de assimetria foi calculado o valor de herdabilidade estricto para essas características. Foi calculado um valor de assimetria para cada variável correspondente a cada individuo analisado. Como os dados analisados não apresentaram distribuição normal nem homocedasticidade, foi então realizado um teste não-paramétrico de Kruskal-wallis, a partir das medidas repetidas comparando os grupos (fêmeas X filhotes; recém-nascidos X natimortos). As fêmeas adultas não apresentaram assimetria flutuante bilateral (AF=0) quanto ao número de placas do casco e plastrão, enquanto os filhotes, vivos e mortos, mostraram maior nível de variação quanto a estes parâmetros merísticos. Na análise entre fêmeas X filhotes encontrou-se diferença significativa entre os níveis de
38 assimetria para as características de número de .placas do casco (p=0,006) e para a largura da nadadeira posterior (p=0,001) entre estes grupos, indicando que aparentemente o nível de assimetria das estruturas seriais (placas) não está relacionada com a taxa de filhotes vivos de uma ninhada. Entretanto, os altos níveis de AF sugerem um indicador eficiente quanto à viabilidade ou manutenção do indivíduo até a fase reprodutiva. Ao analisarmos o coeficiente de herdabilidade em sentido estrito (h2) da AF a partir da análises de regressão para as variáveis observou-se que ambas apresentam valores baixos, e não significativo estatisticamente, sugerindo um pequeno papel do componente genético nos valores de AF. Caso venha a ser excluído um papel mais efetivo dos efeitos genéticos na geração de AF, estratégias reprodutivas baseadas em elevado número de produtos filiais, como os observados em E. imbricata parecem implicar na produção de indivíduos com elevado nível de instabilidade do desenvolvimento.
Palavras-chaves: Assimetria Flutuante, Eretmochelys imbricata, herdabilidade e seleção natural
ABSTRACT
Symmetry is a notable feature of morphogenesis during embryonic development. The random deviations of symmetry are termed fluctuating asymmetry (FA). FA has been used as a useful tool to indicate possible genetic or environmental stress during development of individuals and their ability to estimate their effects on fitness and sexual selection. The species Eretmochelys
imbricata and the other species of sea turtles show a slow growth and their
hatchlings go through a pelagic phase in which swimming performance is important for performing this function. With the purpose of estimating values and analyzing the role of FA with a character of natural selection, we analyzed live and dead adult females and hatchlings live comparing the values found in these different ontogenetic stages using multivariate morphometric analysis. Data were collected at two different periods: first during the spawning female and second during the outbreak and birth of the nest. The characters analyzed consisted of measurements of length and width of front and rear flippers (CANT, LANT, CPOS and LPOS), with the aid of tape measure to the adult females and digital caliper for hatchlings. We also collected data on number plates hull, side plates (NPL), the surrounding plates (NPCIRC), and plastron; plastron plates (NPP), inframarginais plates (NPIM). With the values of asymmetry we calculated the value of heritability for these traits narrowly defined, with the calculation based on only one parent. From these data, we calculated a value of asymmetry for each variable for each individual analyzed, the homoscedasticity was tested from the Box's test and multivariate normality of the data from the test of Mardia Skewness. Data did not show normal distribution or homogeneous variance and then a nonparametric test of Mann-Whitneywas performed, from repeated measures analysis comparing the groups (females X hatchlings, newborn hatchlings X dead hatchlings ), assuming a value of probability of p <0.05 as significant. Adult females showed no bilateral fluctuating asymmetry (FA = 0) on the number plates of the hull and plastron,
39 while offspring, living and dead, showed a greater level of variation in these meristic parameters. In the analysis of female X hatchlings, we found a significant difference between the levels of asymmetry to the number of features. Number of plates (p = 0.006) and the hindlimbs width (p = 0.001) between these groups, indicating that apparently the level of asymmetry of serial structures (plates) is not related to the rate of live hatchlings in a litter. However, since then, high levels of AF suggest an accurate indicator as to the viability or maintenance of the individual to the reproductive phase. Although there is evidence that the shape of the plastron of turtles is inheritable by analyzing the coefficient of heritability in the narrow sense (h2) of AF from the regression analysis for the variables of number plates and measurements of length and width of the flipperss that have both low and not statistically significant (p>0,1), suggesting a small role of genetics in the values of AF, especially as regards the features like the number of plaques analyzed where all females are symmetrical, unlike the young. Wether it should be excluded from a more effective role in the generation of the genetic effects of AF, reproductive strategies based on high number of products subsidiaries, such as those observed in E. imbricata seems to implicate the production of individuals with high level of developmental instability.
Keywords: Flutuacting asymmetry, Eretmochelys imbricata, heritability and natural selection.
40 INTRODUÇÃO
A maioria dos organismos apresenta características morfológicas bilaterais. Os desvios aleatórios da simetria bilateral perfeita são denominados de assimetrias flutuantes (AF). Estes desvios surgem devido à incapacidade dos organismos em desenvolver ambos os lados do seu corpo da mesma forma, e muitas vezes são indicativos de estresse ambiental ou fatores genéticos durante o desenvolvimento (Van Vallen, 1962; Thornhill 1991; Markov, 1995; Palmer, 1996; Gangestad & Thornhill 1999)
A Assimetria Flutuante tem recebido bastante atenção por sua capacidade de estimar a aptidão (Palmer & Strobeck, 1986; Møller & Swaddle, 1997), e seus efeitos na seleção sexual (Möller, 1992, 1993; Swaddle & Cuthill, 1994a, b; Allen e Simmons, 1996; Swaddle, 1996). Assim como tem levantado várias questões acerca da herdabilidade desta AF e da extensão da genética aditiva envolvida no processo da mesma. A maioria dos estudos empíricos para estimar a herdabilidade da AF tem rendido valores muito baixos e não significantes (por exemplo, Leamy, 1999, Pelabon et al. 2004), mas ocasionalmente, herdabilidades significativas foram encontradas(Polak & Starmer 2001, Santos, 2002, Scheiner et al. 1991 Thornhill & Sauer 1992).
Inúmeros estudos têm demonstrado uma correlação negativa entre seleção sexual e assimetria flutuante, indicando que os indivíduos mais simétricos obtêm um maior sucesso reprodutivo, o que ajuda a manter baixos níveis de assimetria dentro das populações (Möller, 1992, 1993; Swaddle, 1996). No entanto, normalmente tem sido observado que baixos níveis de assimetria podem ser mantidos por seleção natural, por razões funcionais, devido à redução do desempenho biomecânico (Balmford et al., 1993; Evans & Hatchwell, 1993; Thomas, 1993; Swaddle, 1997; Swaddle & Witter, 1998). Entretanto, estudos sobre estes aspectos em tartarugas marinhas ainda são inexistentes. A espécie Eretmochelys imbricata, assim como às demais espécies de tartarugas marinhas, tem um crescimento lento, maturação tardia e vida longa (Chacón, 2004). Após o nascimento, filhotes de tartarugas marinhas passam por uma fase pelágica até cerca de 20 cm de comprimento de carapaça, onde a capacidade natatória dos mesmos se faz importante para desempenhar tal função. Visando analisar o papel da AF como um caráter de
41 seleção natural nas tartarugas marinhas, no presente trabalho analisamos índices de assimetria flutuante em fêmeas adultas e filhotes, vivos e mortos, comparando os valores de assimetria nestas diferentes fases ontogenéticas da espécie a partir de análises morfométricas multivariadas.
MATERIAL E MÉTODOS
Uma amostra de 151 indivíduos da espécie Eretmochelys imbricata, composta por 15 fêmeas em processo de ovoposição e seus respectivos filhotes (70 recém nascidos, 66 natimortos), coletados em três praias (Chapadão, Minas e Sibaúma), do Distrito de Pipa, Município de Tibau do Sul, Rio Grande do Norte (13' 40"s e 35º 03' 05"w), na temporada de desova 2009/2010. Para cada fêmea, 10 filhotes de seus ninhos tiveram seus dados morfométricos mensurados. Cada indivíduo, dentro do seu respectivo grupo, foi analisado quanto ao número de placas do casco (placas laterais e circundantes) e plastrão (placas centrais e inframarginais), bem como tiveram as medidas do comprimento e largura das nadadeiras anteriores e posteriores aferidas com auxilio de uma fita métrica flexível (precisão de 0,1cm), no caso de fêmeas adultas, ou paquímetro digital (precisão de 0,01mm), nos filhotes. Todas as medidas foram realizadas pelo mesmo pesquisador, visando evitar distorções. Nas fêmeas adultas os dados foram coletados logo após o término da desova, antes de retornarem ao mar, e nos filhotes no momento da saída do ninho, após o período de incubação. No total 8 variáveis foram analisadas sendo 4 elementos seriais do casco e plastrão: NPL (n° de placas laterais do casco); NPCirc (n° de placas circundadantes); NPIM (n° de placas inframarginais do plastrão); NPP (n° de placas centrais do plastrão) e 4 medidas morfométricas: CANT (comprimento da nadadeira anterior); CPOS ( comprimento da nadadeira posterior); LANT (largura da nadadeira anterior); LPOS ( largura da nadadeira posterior).
O cálculo de Assimetria Flutuante (AF), foi obtido segundo o método proposto por Palmer & Strobeck (1986). Os valores encontrados de assimetria foram transformados em valores absolutos para realização dos testes. Testou- se a homocedasticidade a partir do Box‟s test e a normalidade multivariada a partir do teste de Mardia Skewness. Como os dados analisados não
42 apresentaram distribuição normal nem homocedasticidade, foi então realizado um teste não-paramétrico Mann-Whitney, a partir das medidas repetidas comparando os grupos (fêmeas X filhotes; recém-nascidos X natimortos), considerando-se um valor de probabilidade de p< 0,05, como significante. Para a realização da análise os valores de AF foram transformados a valores absolutos.
A herdabilidade em “sentido estrito” (h²) da AF foi estimada para as diferentes variáveis de acordo com o proposto por Hartl & Clarck (2010), onde:
b= (1/2) h²,
sendo b o coeficiente de regressão, e b= Cov (x,y)
Var (x)
Onde x é o valor de AF para as variáveis morfométricas de comprimento e largura das nadadeiras de uma determinada fêmea e y a média dos valores de AF dos seusfilhotes. O fator ½ ocorre porque a regressão envolve somente um único parental (a fêmea), por tanto a h²=2b
RESULTADOS
As fêmeas adultas não apresentaram assimetria flutuante bilateral (AF=0) quanto ao número de placas do casco e plastrão, enquanto os filhotes, vivos e mortos, mostraram maior nível de variação quanto a estes parâmetros merísticos (AF=± 0,0714) (Tabela1).
Tabela1. Número de indivíduos assimétricos dentre os 136 analisados quanto ao número de placas do
casco e plastrão. NPL (Nº de Placas Laterais); NPCirc (Nº de Placas Circundantes); NPIM (Nº de Placas Inframarginais); NPP (Nº de Placas do Plastrão).
NPL NPCirc NPIM NPP Total de indivíduos assimétricos Nº de Indiv. Assimétricos Fêmeas 0 0 0 0 0 Filhotes 0 36 8 7 51 Percentagem de assimetria em filhotes. 0% 26,47% 5,88% 5,14% 37,5%
43 Aplicando o teste Mann-Whitney, observou-se que não existe diferença significativa nos níveis de AF para as variáveis de contagem de placas e variáveis contínuas de comprimento e largura de nadadeiras entre filhotes vivos e mortos (Tabela 2)
Uma vez que não se detectou diferenças significativas entre filhotes vivos e mortos, estes foram tratados como uma categoria nas comparações com fêmeas adultas. Na análise entre fêmeas X filhotes (Tabela 2) foi estatisticamente significativa, indicando que existe diferença entre os níveis de assimetria para as características de número de placas do casco e para a largura da nadadeira posterior entre estes grupos (Tabela 2). A partir dos histogramas se evidencia a freqüência dos indivíduos quanto aos valores de assimetria encontrada entre fêmeas e filhotes para cada variável (Figuras 1 ).
Tabela 2. Teste não paramétrico Mann-Whitney para níveis de assimetria flutuante
utilizando as 5 variáveis analisadas entre os grupos: Filhotes vivos x mortos e Fêmeas x Filhotes
Grupos/Variáveis NPL CANT LANT CPOS LPOS
Chi-square 0,515 1,735 0,968 0,075 1,061 Vivos x Mortos df 1 1 1 1 1 p 0,473 0,188 0,325 0,784 0,303 Chi-square 7,581 0,156 0,154 0,019 11,453 Fêmeas x Filhotes df 1 1 1 1 1 p 0,006* 0,693 0,695 0,891 0,001*
44 Através da análise de regressão linear simples, com as variáveis contínuas, comprimento e largura, utilizando os valores de AF para tais variáveis, de fêmeas e filhotes, encontrou-se baixos valores de herdabilidade ( p > 0,05) obtidos a partir do valor de b, que corresponde ao coeficiente de regressão, que explica a variação de filhotes em relação a seu parental (Tabela 3).
Tabela 3. Herdabilidade no sentido estrito (h²) para as variáveis.
Variáveis b Std error F p h² NPC - - - - - CANT ‐0,401149 0,390826 1,0535 0,3249 ‐0,802298 CPOST 0,06821 0,049509 1,8985 0,1934 0,13642 LANT 0,02536 0,02536 0,0453 0,835 0,05072 LPOST 0,02536 0,02536 0,0453 0,835 0,05072
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Figura1. Histogramas evidenciando a distribuição dos valores de AF em Fêmeas (barra cheia em vermelho) e Filhotes (barra vazada em
azul), para cada variável analisada: a) NPL (Número de placas do casco); b) CANT (Comprimento da nadadeira anterior); c) CPOS (comprimento da nadadeira posterior); d) LANT (Largura da nadadeira anterior); e) LPOS (Largura da nadadeira posterior)
46 DISCUSSÃO
A assimetria flutuante foi registrada nesse estudo em caracteres contínuos das tartarugas, sendo que os valores de AF se mostraram mais evidentes quanto as características de n° de placas, ou seja caracteres discretos, onde somente os filhotes apresentaram variação quanto ao valor de assimetria, e as fêmeas para estas características se mostraram totalmente simétricas.
O número de placas circundantes do casco representou a característica analisada em que ocorreu maior variação entre os filhotes, em relação ao número de placas centrais e inframarginais do plastrão, ambas com padrão de variação menor e similar entre si. Em todas essas características analisadas encontramos uma distribuição normal dos dados quanto aos valores originais de assimetria, critério importante, pois diferencia assimetria flutuante (expressão de ruídos no desenvolvimento) de antissimetria, onde os indivíduos assimétricos são esperados, e que geralmente um componente genético está envolvido (Van Valen, 1962; Palmer & Strobeck 1986,1992; Palmer et al., 1993; Palmer 1994; Rowe et al., 1997).
Alguns estudos com variáveis ambientais como temperatura da areia (Yntema & Mrosovsky 1982), umidade (McGehee 1990) e a troca de gases entre o ninho e o ambiente (Ackerman 1980), tem comprovado uma relação direta com o desenvolvimento embrionário dos indivíduos. A partir do teste não paramétrico Mann-Whitney não se evidenciou diferença significativa dos níveis de AF entre os filhotes vivos e mortos, indicando que aparentemente o nível de assimetria das estruturas seriais (placas) não está relacionada com a taxa de filhotes vivos de uma ninhada. Entretanto, a partir de então, os altos níveis de AF sugerem um indicador eficiente quanto à viabilidade ou manutenção do indivíduo até a fase reprodutiva.
Indivíduos com desvios dos fenótipos funcionais (viabilidade e fertilidade) para características quantitativas podem apresentar-se menos aptos e removidos sob ação da seleção estabilizadora (Zhang & Hill, 2005). Estima- se que 0,2% das tartarugas nascidas chegam à idade adulta (Revista Tamar 1999). Nossos resultados mostram que 37,49% dos filhotes quanto a
47 característica de número de placas mostraram-se assimétricos em relação às fêmeas adultas e 64,69% para medidas das suas estruturas de locomoção, o que parece indicar que uma grande parte desta mortalidade poderia estar influenciada pelos desvios de AF, apesar de apenas a característica de largura da nadadeira posterior ter apresentado valor significativo (Tabela 2) quando comparado com as fêmeas. Entretanto, devido à diferença no número amostral entre fêmeas e filhotes, essa discrepância pode conduzir a resultados não significativos, mesmo que diferenças práticas entre os grupos sejam consideráveis, uma vez que o grupo maior tem uma variância maior o teste tende a ser conservador, e quando o grupo menor tem uma variância maior este teste tende a ser liberal. Nesse caso, a variância de todas as variáveis das fêmeas adultas (grupo menor) apresentou uma menor variância que os filhotes (grupo maior), assim, o teste é considerado conservador (Maroco, 2010). Dessa forma, os resultados encontrados podem sim, representar informações importantes quanto aos níveis de assimetria de forma diferencial entre filhotes e fêmeas adultas.
A análise de dois clados da superfamília Testudinoidea (Emydidae e Testuguria) indicaram menores níveis de assimetria bilateral em espécies aquáticas do que nas terrestres, defendendo que o ambiente pode influenciar na taxa de simetria dos organismos (Rivera & Claude, 2008). As características físicas do ambiente geram pressões seletivas nos indivíduos quanto a morfologia de estruturas relacionadas ao seu desempenho locomotor (Brinsmead & Fox, 2002; McGuigan et al., 2003). Os membros dos vertebrados podem desempenhar múltiplas tarefas, às vezes submetê-las a demandas conflitantes quanto a realização de movimentos dos músculos das nadadeiras anteriores e posteriores. Filhotes de tartarugas são capazes de locomoção proficiente logo após a eclosão (Cagle, 1950;. Miller et al, 1987; Zani & Claussen, 1994). Muitas espécies de tartarugas em sua fase juvenil apresentam comportamento alimentar generalista, tornando-se especialistas ao longo da fase adulta onde se tornam capazes de coordenar movimentos e direcionar suas preferências alimentares (Wyneken et al., 2008) Assim, as diferenças na locomoção entre os adultos que poderiam estar associados com os requisitos para a aquisição de diferentes tipos de alimentos, não pode ser esperada entre os jovens que enfrentam demandas locomotoras similares, já
48 que a falta de versatilidade na função motora poderia prejudicar o desempenho de alguns comportamentos (Biewener & Gillis, 1999).
Os índices diferenciais de assimetria flutuante obtidos para medidas dos membros, principalmente nas nadadeiras posteriores e casco, em fases ontogenéticas distintas na espécie E. imbricata, sugerem um custo seletivo em relação a possíveis disfuncionalidades natatórias.
Estes índices de AF revelam-se como aferidores efetivos de baixa qualidade genéticas ou de imperfeições no desenvolvimento ontogenético dos indivíduos.
No Brasil, as cinco espécies de tartarugas marinhas encontradas estão ameaçadas de extinção, principalmente em função do aumento da pressão de captura incidental pela pesca, bem como em função de perturbações ambientais, decorrente da ocupação desordenada de vastas regiões litorâneas (Wetherall et al., 1993).
Estudos genéticos em tartarugas marinhas no Brasil têm mostrado uma baixa variabilidade genética em populações das espécies; Caretta caretta (Soares, 2004), Lepidochelys olivacea e Dermochelys coriacea (Lara-Ruiz et
al., 2006). O mesmo parece existir para Eretmochelys imbricata, onde
diferentes estudos realizados com populações do México, Ilhas Virgens e Brasil têm revelado baixa diversidade haplotípica (Lara-Ruiz et al. 2006; Bass et al., 1996), além de uma alta taxa de hibridação (mais de 40%) (Lara-Ruiz et al. 2006). Estes fatores, combinados com declínios populacionais podem incrementar homozigosidade nas populações.
Altos valores de assimetria flutuante são compatíveis com a noção de que a homozigosidade genética proporciona instabilidade do desenvolvimento (Phelan & Austad, 1994; Leamy & Klingenberg, 2005). Sendo assim, a redução da variabilidade genética, possivelmente devido à endocruzamentos ou a desorganização de blocos gênicos coadaptados induzidos por processos de introgressão pelos híbridos, podem resultar em um aumento da variância fenotípica.
A herdabilidade de características relacionadas com o fitness continua sendo uma área bastante discutida na biologia evolutiva. Algumas evidências sugerem que a assimetria flutuante (AF) em caracteres sexuais secundários pode refletir a qualidade genética do portador dessa característica. Tem havido
49 um número significativo de relatos quanto a herdabilidade para AF no contexto de seleção sexual, como identificado para a asa do escorpião voador Panorpa
japonica (Thornhill & Sauer, 1992); e na cauda da andorinha Hirundo rustica
(Møller, 1994). Em contrapartida, um número crescente de trabalhos vem mostrando a não evidência de um componente herdável para assimetria. Como exemplo desta condição, verificou-se a ausência de variação genética aditiva em duas medidas de assimetria nas asas do inseto Gryllodes sigillatus (Eggert & Sakaluk, 1994; Tomkins & Simmons, 1999)
Embora haja evidências de que a forma do plastrão das tartarugas seja herdável (Myers et al., 2006), ao analisarmos o coeficiente de herdabilidade em sentido estrito (h2) da AF a partir da análises de regressão para as variáveis de número de placas e medidas de comprimento e largura das nadadeiras (Tabela 3) observou-se que ambas apresentam valores baixos e não significativos estatisticamente (p>0,1), sugerindo um pequeno papel do componente genético nos valores de AF, principalmente no que diz respeito às características seriais do número de placas onde todas as fêmeas analisadas são simétricas, diferentemente dos filhotes.
Caso venha a ser excluído um papel mais efetivo dos efeitos genéticos na geração de AF, estratégias reprodutivas baseadas em elevado número de