estudo molecular intergenérico em peixes da família

1
ESTUDO MOLECULAR INTERGENÉRICO EM PEIXES DA FAMÍLIA
CARANGIDAE (PERCIFORMES)
Cristina Viaczorek1, Iracilda Sampaio & Horácio Schneider
Laboratório de Genética e Biologia Molecular (LGBM), Universidade Federal do Pará,
Campus Universitário de Bragança
1
Bolsa: PIBIC/CNPq. CEP: 68600-000 Cidade: Bragança – PA..
Tel: (091) 96329055 fax: (091) 425-1209.
E-mail: [email protected] / [email protected] / [email protected]
RESUMO
Os peixes da família Carangidae constituem recursos pesqueiros abundantes e
apreciados. Na costa norte da América do Sul são reconhecidas 31 espécies que ocorrem em
águas estuarinas e zonas com arrecifes coralinos, estendendo-se desde a planície costeira até a
zona pelágica. No presente estudo foram obtidas seqüências de DNA mitocondrial do gene
16S nas 10 espécies mais freqüentes do estuário do rio Caeté, Bragança, Pará, pertencentes
aos seguintes gêneros: Caranx, Chloroscombrus, Hemicaranx, Oligoplites, Selene e
Trachinotus, conhecidos popularmente na área como xaréu, brilhoso, canguira (ou rabo-duro),
timbira, peixe-galo e birrete. Foram observadas divergências nucleotídicas intergenéricas
variando de 4 a 17%, indicando diferentes eventos evolutivos durante a história de vida dos
carangídeos. A análise filogenética aponta os gêneros Caranx, Chloroscombrus, Hemicaranx
e Selene como os mais derivados da família, e indicam heterogeneidade na taxonomia de
Caranx.
ABSTRACT
Fishes of the Carangidae family constitute abundant and much appreciated fishing
resources. There are 31 recognized species in South America, which occur in estuarine waters
and coral reefs zone, extending from the coastal plains to the pelagic zone. DNA sequences of
the 16S mitochondrial genes were obtained for the ten most common species from the Caeté
estuary, Bragança, Pará, belonging to the following genera: Caranx, Chloroscombrus,
Hemicaranx, Oligoplites, Selene e Trachinotus. These fishes are known in the area as "xaréu,
brilhoso, canguira, timbira, peixe-galo and birrete”. Intergeneric nucleotide divergence
varying between 4 and 17% were observed, suggesting different evolutionary events on the
life history of the Carangid group. Phylogenetic analyses indicate that Caranx,
Chloroscombrus, Hemicaranx and Selene are the most derived lineages of the Carangidae
family, and revealed heterogeneity on the taxonomy of the genus Caranx.
INTRODUÇÃO
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A família Carangidae (ordem Perciformes) é amplamente diversificada e possui
algumas das espécies de peixes mais importantes para comercialização. São peixes de médio a
grande porte, com comprimentos que variam entre 30 e 100 cm, e com formas corporais
extremamente variadas. Este grupo engloba cerca de 150 espécies, distribuídas em 32
gêneros, ocorrendo nos oceanos Atlântico, Índico e Pacífico [1, 2 e 3].
Os carangídeos são comuns no Atlântico ocidental norte [3], com 31 espécies
distribuídas desde a costa norte dos Estados Unidos até o sul do Brasil, incluindo Bermudas,
Mar do Caribe, Golfo do México e Antilhas. A maioria prefere águas tropicais de superfície
junto à costa. Muitas espécies utilizam os estuários durante seu ciclo reprodutivo, sendo
comum a ocorrência de espécimes jovens em águas estuarinas, enquanto outras habitam
preferencialmente águas oceânicas. São predadores, alimentando-se basicamente de peixes,
crustáceos e em menor escala de invertebrados planctônicos.
Segundo dados do Projeto MADAM (Manejo e Dinâmica de Manguezais), 15 espécies
de Carangidae ocorrem na zona estuarina do rio Caeté e águas costeiras do município de
Bragança, nordeste do Pará, sendo que as mais abundantes são Caranx crysos, Caranx hippos,
Caranx lugubris, Chloroscombrus chrysurus Hemicaranx amblyrhynchus, Oligoplites
palometa, Oligoplites saurus, Selene vomer, Trachinotus carolinus e Trachinotus cayenensis,
todos de elevado valor comercial para a região [4]. São peixes conhecidos popularmente na
região como xaréu preto, xaréu, brilhoso, canguira (ou rabo-duro), timbira, peixe-galo e
birrete, dentre outros.
No presente trabalho utilizamos seqüências de DNA do gene mitocondrial 16S
ribossomal, para caracterizar as espécies do estuário do rio Caeté e costa nordeste de
Bragança, Pará. A partir destas seqüências de DNA foi possível a construção de cladogramas
filogenéticos, que podem fornecer subsídios para uma melhor compreensão da taxonomia da
família Carangidae.
MATERIAIS E MÉTODOS
ESPÉCIES ANALISADAS
Exemplares de peixes carangídeos (Figura 1) foram coletados no estuário do rio Caeté,
na praia de Ajuruteua, ou obtidos no Mercado Municipal de Bragança. Foram analisadas as 10
espécies mais comuns da área, sendo selecionados dois exemplares das espécies Hemicaranx
amblyrhynchus, Trachinotus carolinus, Oligoplites saurus e Selene vomer, e um exemplar de
cada uma das demais espécies. As espécies Peprilus paru (Pampinho, família Stromateidae) e
Scomberomorus cavalla (peixe-serra, família Scombridae) foram utilizadas como outgroups
nas análises filogenéticas.
SEQÜENCIAMENTO DO DNA
DNA total foi extraído de tecido muscular usando-se protocolos convencionais com
fenol e clorofórmio. O gene mitocondrial rRNA 16S foi utilizado para o estudo, e o
isolamento do gene foi feita via Reação em Cadeia da Polimerase (técnica de PCR) usando os
seguintes iniciadores (primers) específicos para esta região: 16as – L2510 5’ –
CGCCTGTTTATCAAAAACAT – 3’, e 16S2-H 5’ – TTTCCCCGCGGTCGCCCC – 3’
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(Palumbi et al., 1991). Esta combinação de primers amplifica um fragmento de DNA com
cerca de 600 pares de bases.
Após a reação de PCR, o DNA amplificado foi purificado com o kit Wizard PCR
Preps (Promega), e o fragmento resultante seqüenciado usando-se o protocolo do kit Big Dye,
seguido de eletroforese no seqüenciador automático ABI 377 (Applied Biosystems).
ANÁLISE DAS SEQÜÊNCIAS
As seqüências obtidas foram alinhadas no programa XESEE (Eyeball Sequence
Editor) [5] e cladogramas baseados em métodos de distância foram construídos usando-se o
programa MEGA [6].
RESULTADOS E DISCUSSÃO
De 16 seqüências de DNA obtidas, foi gerado um alinhamento com 537 sítios. Destes,
368 foram conservados (invariáveis) e 169 mostraram-se variáveis. Os sítios variáveis do
alinhamento são mostrados na Figura 2.
A composição média de bases nitrogenadas para esta região do 16S foi de 29,4% para
adenina, 22,6% para timina, 26,1% para citosina, e 21,9% para guanina.
A divergência nucleotídica média observada na família Carangidae variou entre 0 e
0,5% para indivíduos da mesma espécie, 0,5 a 3% para espécies do mesmo gênero (exceção
para Caranx lugubris), e entre 4 a 17% entre gêneros diferentes (Tabela 1). Entre Peprilus e
Scomberomorus a divergência nucleotídica foi de 11% e destes com os carangídeos variou
entre 12 e 17%.
A análise filogenética, demonstrada no cladograma da Figura 3, mostra que os
carangídeos da região bragantina constituem um grupo homogêneo, apesar dos altos níveis de
divergência nucleotídica.
O agrupamento entre Hemicaranx, Chloroscombrus e Caranx é bastante robusto, com
99% de bootstrap. Convém ressaltar que estes gêneros foram os que apresentarm os menores
níveis de divergência nucleotídica (5 a 6%), o que indica que os eventos de diversificação
evolutiva entre eles são os mais recentes dentro da família Carangidae, considerando-se,
evidentemente, os táxons aqui amostrados.
A espécie Caranx lugubris não agrupa com as espécies do gênero (Caranx hippos e C.
crysos). C. lugubris posiciona-se na parte basal do cladograma, em virtude de sus alta
divergência nucleotídica com os demais carangídeos (13 a 16%), que é da mesma ordem de
magnitude das maiores divergências intergenéricas na família. Por outro lado, os parâmetros
morfológicos da chave de classificação sugerida por Cervigón [3] são claros quanto à
identificação de Caranx lugubris, o que indica uma grande heterogeneidade morfológica neste
gênero. No caso presente, os dados moleculares apontam para uma revisão da taxonomia do
gênero Caranx.
Outro arranjo significativo é a ligação de Selene como a linhagem mais basal do clado
constituído por Hemicaranx, Chloroscombrus e Caranx. Esta ligação é apoiada por 91% de
bootstrap, e as divergências nucleotídicas de Selene com estes três gêneros variaram entre 8 e
10%.
Por sua vez, os valores baixos de bootstrap (71% e 83%) não deixam claro se
Trachinotus ou Oligoplites é o grupo-irmão dos carangídeos mais derivados (Caranx,
Hemicaranx, Chloroscombrus e Selene).
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É interessante ressaltar a alta similaridade nucleotídica entre Trachinotus cayennensis
e Trachinotus carolinus, que é de 99,5%, indicando seram espécies muito próximas ou talvez
a mesma espécie. Morfologicamente, estas espécies são também muito similares, diferindo
apenas em relação ao número de espinhos das nadadeiras. É possível que um estudo
populacional mais abrangente revele que as diferenças morfológicas utilizadas como
parâmetros distintos para separar Trachinotus cayennensis de T. carolinus sejam na verdade
resultado de variabilidade morfológica intrapopulacional.
Os dados moleculares do presente estudo indicam que os peixes carangídeos que
ocorrem na região de Bragança pertencem a dois grupos com padrões evolutivos distintos: um
grupo monofilético de emergência mais recente, constituído por Hemicaranx,
Chloroscombrus e Caranx e Selene, e linhagens mais antigas representadas pelos gêneros
Trachinotus, Oligoplites e aquela identificada por ora como Caranx lugubris, cuja taxonomia
deverá ser confirmada em estudos posteriores.
PALAVRAS CHAVES
Perciformes, Carangidae, Estuário, Gene mitocondrial 16S, Filogenia molecular
AGRADECIMENTOS
Este trabalho é resultante da cooperação entre o Centro de Ecologia Tropical Marinha
(ZMT), Bremen, Alemanha, e a Universidade Federal do Pará (UFPA), pelo Convênio de
Cooperação Científica e Tecnológica entre o Brasil e a Alemanha, financiado pelo BMBF
(Alemanha) e CNPq (Brasil) – Projeto no. 03F0154A, Manejo e Dinâmica dos Manguezais –
MADAM. Cristina Viaczorek foi bolsista PIBIC/CNPq no período 1999-2001.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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2. CERVIGÓN, F. 1993. Los Peces Marinos de Venezuela. Fundación Científica Los
Roques, 2ª Edição, Vol. 2, Caracas, Venezuela: 53 – 113.
3. CERVIGÓN, F.; CAPRIANI, F.; FISCHER, W.; GARIBALDI, L.; HENDRICKX, M.;
LEMUS, A. J.; MÁRQUEZ, R.; POUTIERS, J. M.; ROBAINA, G. & RODRIGUEZ,
B. (1993). Field Guide to the Commercial marine and Brackish-water Resources
of the Northerrn Coast of South America. Rome; Food and Agriculture
Organization of the United Nations.
4. Barletta, M. (1999). Seasonal changes of density, biomass and species composition of
fishes in different habitats of the Caeté estuary (North Brazilian coast – east
Amazon). PhD Thesis. Center for Tropical Marine Ecology, University of Bremen.
Bremen, Germany.
5. CABOT, E. L. & BECKENBACH, A. T. (1989) Simultaneous Editing of Multiple
Nucleic Acid and Protein with ESEE. Computer Applications in Bioscience, 5 : 233
– 234.
Revista Científica da UFPA http://www.ufpa.br/revistaic Vol 3, março 2002
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6. KUMAR, S.; TAMURA, K. & NEI, M. (1993) Molecular Evolutionary Genetics
Analysis. Version 1.02. The Pennsylvania State University.
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Tabela 1. Matriz de divergência nucleotídica (em percentuais) para exemplares de
Carangidae e outgroups (P. paru. e S. cavalla).
S. cavalla (Sca)
Caranx lugubris (Clu)
C. hippos (Chi)
C.crysos (Ccr)
Trachinotus cayennensis
(Tcay)
T. carolinus 1(Tca1)
T. carolinus 2 (Tca2)
Chloroscombrus chrysurus
(Cch)
Selene vomer 1 (Svo1)
S. vomer 2 (Svo2).
Oligoplites palometa (Opa)
O. saurus 1 (Osa1)
O. saurus 2 (Osa2)
Hemicaranx amblyrhynchus
1 (Ham1)
H. amblyrhynchus 2 (Ham2)
P
P
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11
13
12
13
15
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1
16 16 16 13 13 0,5
15 17 16 13 13 0,5 0,5
12 13 14 4 4 12 12 12
14
14
14
14
14
14
15
15
17
17
17
15
14 8 8 11 11
14 8 8 11 11
15 14 15 14 14
15 14 15 14 14
15 14 15 14 14
15 5 6 12 13
14 15 15
5
6
12 8
12 8 01
14 14 15 15
14 14 15 15 0,5
14 14 15 15 0,5 0
13 5 10 10 15 15 15
12 13 13
5
10 10 15 15 15
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Figura 2. Alinhamento dos sítios variáveis do gene mitocondrial 16S ribossomal em peixes
carangídeos, em Peprilus paru (Ppa - Stromateidae), e em Scomberomorus cavalla (Sca Scombridae)
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Figura 2. Alinhamento dos sítios variáveis do gene mitocondrial 16S ribossomal em peixes
carangídeos, em Peprilus paru (Ppa - Stromateidae), e em Scomberomorus cavalla (Sca Scombridae)
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100 Hemicaranx 1
56
Hemicaranx 2
99
Chloroscombrus
Caranx hippos
91
Caranx crysos
46
Selene vomer 1
71
100
Selene vomer 2
Trachinotus carolinus 1
83
100
T. carolinus 2
T. cayennensis
Oligoplites palometa
100
O. saurus 1
98 O. saurus 2
Caranx lugubris
Peprilus paru
Scomberomorus cavalla
74
0.06
0.04
0.02
0.00
Figura 3. Cladograma de Neighbor-Joining obtido a partir do gene rRNA 16S para a família
Carangidae.
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