Criação seletiva de corais pode aumentar a tolerância ao calor às ondas de calor marinhas em uma geração

Nosso grupo de pesquisa conseguiu criar corais mais capazes de atravessar ondas de calor marinhas. O estudo, agora publicado na Nature Communications, indica que dá para elevar a tolerância ao calor dos corais mesmo ao longo de uma única geração.

Chegámos a isso por meio da criação seletiva - uma abordagem usada por pessoas há milhares de anos para obter plantas e animais com características desejadas. É graças à criação seletiva que cães semelhantes a lobos deram origem a raças tão distintas como são-bernardos, chihuahuas e muitas outras.

Hoje, essa mesma ideia passou a ser avaliada como ferramenta de conservação, especialmente em recifes de coral. O Coralassist Lab (do qual fazemos parte) e o Palau International Coral Reef Center vêm trabalhando especificamente na sobrevivência dos corais durante ondas de calor. Os resultados mais recentes representam o desfecho de sete anos de investigação.

Criação seletiva de corais e evolução assistida: por que isso importa

Ondas de calor marinhas estão por trás de episódios de branqueamento em massa e de mortalidade de corais, e 2023-2024 foi declarado o quarto evento global de branqueamento em massa. Métodos de evolução assistida - como a criação seletiva - procuram acelerar a adaptação natural, ganhando tempo para os corais num cenário de mudanças climáticas.

Limites da criação seletiva frente às ondas de calor marinhas

Mesmo assim, o aumento de tolerância ao calor observado nos corais criados seletivamente foi pequeno quando comparado com a intensidade das ondas de calor marinhas prevista para o futuro. Ou seja: embora a criação seletiva seja viável, dificilmente será uma solução única. Continuaremos a precisar enfrentar a causa do branqueamento em massa, reduzindo emissões de gases de efeito estufa para conter o aquecimento e, assim, dar tempo para que programas de evolução assistida façam efeito.

Como criar corais com maior tolerância ao calor

O ponto de partida foi estimar a tolerância ao calor de muitos corais candidatos a progenitores no próprio recife. Em seguida, escolhemos indivíduos específicos para formar duas famílias separadas de descendentes, selecionadas para alta ou baixa tolerância ao calor. Mantivemos esses descendentes em criação durante três a quatro anos, até atingirem maturidade reprodutiva, e então avaliámos a tolerância ao calor.

Conduzimos ensaios de criação seletiva voltados a duas características distintas: (1) tolerância a um stress térmico curto e intenso (temperaturas 3.5°C acima do normal durante dez dias) e (2) tolerância a uma exposição menos intensa, porém prolongada, mais parecida com ondas de calor marinhas naturais (2.5°C acima da média durante um mês). Isso permitiu estimar a herdabilidade de cada característica, a resposta à criação seletiva e se ambas partilham uma base genética comum.

Quando os progenitores foram escolhidos por apresentarem alta - e não baixa - tolerância ao calor, a tolerância dos descendentes adultos aumentou nas duas características avaliadas.

A herdabilidade ficou por volta de 0.2 a 0.3 numa escala de 0 a 1. Isso significa que cerca de um quarto da variação na tolerância ao calor dos descendentes foi explicada por genes herdados dos progenitores. Em termos práticos, trata-se de características com base genética relevante, sobre a qual tanto a seleção natural como a seleção artificial podem atuar.

Para quantificar stress térmico acumulado e tolerância, usamos o indicador de semanas-grau de aquecimento (degree-heating weeks, °C-semanas), que considera simultaneamente o quanto aquece e por quanto tempo. Dada a variabilidade dessas características nos corais estudados, a tolerância ao calor poderia, em teoria, ser elevada em cerca de 1°C-semana dentro de uma geração.

Contudo, mesmo esse ganho pode não ser suficiente para acompanhar ondas de calor cada vez mais severas. Conforme o nível de ação climática, espera-se que a intensidade das ondas de calor aumente nas próximas décadas em cerca de 3°C-semanas por década - um ritmo superior ao aumento obtido neste estudo.

Um resultado curioso foi que os corais criados seletivamente para alta (em vez de baixa) tolerância ao stress curto não tiveram melhor desempenho na sobrevivência ao stress prolongado. Como não foi identificada correlação genética, é plausível que essas características dependam de conjuntos de genes independentes: corais que lidam bem com picos curtos e intensos de calor não são necessariamente os mais aptos a suportar ondas de calor marinhas longas.

Isso tem implicações importantes, porque este tipo de trabalho beneficiaria de testes baratos e rápidos capazes de identificar, com eficiência, colónias tolerantes ao calor para reprodução. Porém, se tais testes não conseguirem antecipar quais colónias sobreviverão a ondas de calor que duram um mês, o desafio torna-se considerável.

Como ampliar a criação seletiva

Uma vez demonstrado que é possível aumentar a tolerância ao calor por criação seletiva, o passo seguinte é fazer ensaios em grande escala no ambiente natural. Isso provavelmente exigirá a implantação de muitos corais criados seletivamente - por exemplo, semeando diretamente larvas de coral nos recifes ou transplantando corais produzidos num sistema de aquacultura.

Para que a estratégia funcione, os corais transplantados precisam tornar-se reprodutivos e contribuir para o reservatório genético das populações selvagens. Executar isso em escalas muito grandes será difícil, embora talvez não seja necessário repor a cobertura coralínea de extensas áreas.

Em vez disso, pode bastar construir uma rede com menos centros estratégicos de produção de larvas, contendo corais criados seletivamente em alta densidade para maximizar o sucesso da fertilização. Esses centros serviriam para semear outros recifes e também poderiam fornecer matrizes adicionais para ações direcionadas.

Ainda será preciso muito mais pesquisa e desenvolvimento, e várias perguntas críticas seguem em aberto. Quantos corais devem ser implantados para produzir o efeito desejado? É possível garantir que não haja trade-offs que prejudiquem as populações (as evidências até agora sugerem que esse risco não é grande)? Como evitar a diluição das características selecionadas depois de introduzidas no ambiente? Como maximizar as respostas à seleção?

Dada a velocidade do aquecimento do oceano, a otimização e a implementação da evolução assistida terão de acontecer em breve para terem chance de funcionar, ainda que em pequena escala. Acima de tudo, a sobrevivência dos recifes de coral continua a depender de ação climática urgente.

Liam Lachs, Pós-doutorando em Ecologia e Evolução das Mudanças Climáticas, Newcastle University; Adriana Humanes, Pós-doutoranda em Ecologia de Recifes de Coral, Newcastle University, Newcastle University, e James Guest, Professor Associado em Ecologia de Recifes de Coral, Newcastle University

Este artigo foi republicado de The Conversation sob licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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