DNA Barcode e a Sistemática Molecular

Quando vamos a um supermercado fazer compras nos deparamos com milhares de produtos com seus respectivos códigos de barras. À medida que escolhemos os produtos desejados e os colocamos no balcão para realizar o pagamento, um aparelho à laser faz a leitura do código de barras e automaticamente computa todas as informações sobre tal produto.

Seria maravilhoso se existisse um código de barras para discriminarmos espécies, visto o quanto é difícil esse trabalho para muitos taxonomistas, por mais experientes e habilidosos que sejam em morfologia, ecologia e comportamento.

Paul Hebert e seus colaboradores, em 2004, sugeriram a criação de um código de barras molecular para a identificação de espécies reconhecidas¹, diminuindo a necessidade de utilização de chaves de identificação morfológica (na maior parte das vezes bastante complexa, exigindo alto nível técnico para utilizá-las) e de dados ecológicos-comportamentais.
A região selecionada como código de barras (Barcode) foi um fragmento do gene codificador da proteína Citocromo Oxidase I (COI), do DNA mitocondrial. O COI é um gene fácil de ser amplificado em qualquer estágio de vida dos animais e, por ser um gene mitocondrial, é vantajoso por possuir evolução rápida (ambiente oxidativo), ausência de introns, herança haplóide e exposição limitada para recombinação.

O método de Barcode possui etapas padronizadas para todos os tipos animais, desde a escolha do fragmento (primers utilizados na PCR), até as condições de temperatura na PCR. Essa padronização traz vantagens para diversas áreas do conhecimento, como agricultura (identificação de pestes), biomedicina (identificação de patógenos e vetores de doenças) e ecologia². Outra vantagem dessa padronização é a possibilidade de identificação em qualquer estágio de vida, como no caso de insetos, onde a discriminação morfológica de espécies é bastante complexa e exige várias chaves diferentes para os diversos estágios de vida. Com o Barcode o processo é o idêntico para todos os estágios.

O maior objetivo do método é a criação de um Banco de Dados com as sequências de todas as espécies possíveis, que já está disponível em http://www.barcodinglife.org/, onde é possível a visualização das espécies que já foram sequenciadas e discriminadas com o método (quase um milhão).

Entretanto, apesar de toda a ideia ter sido testada e muitas vezes aprovada, existem inúmeros casos em que o Barcode não foi eficiente para a diferenciação de espécies próximas³, como no caso do meu trabalho de conclusão de curso (dados não publicados), onde sequenciei 130 indivíduos de um grupo de espécies e o método foi falho para a discriminação das mesmas.

Algumas premissas devem ser analisadas para testar a eficiência do método¹:

- O monofiletismo das espécies em questão deve ser confirmado;

- A divergência de nucleotídeos intraespecífica deve ser menor que a interespecífica.

Em todos os casos em que o método não foi eficiente, a segunda premissa não foi obedecida. Seria óbvio afirmar que espécie X não é espécie Y se entre indivíduos de X houvesse uma divergência de 0,6% e entre indivíduos de X e Y a divergência fosse 13%. Entretanto, diferenças de valores como essas são encontradas muitas vezes apenas quando comparamos gêneros ou até mesmo famílias diferentes. A nível de espécie os valores são cada vez menores e a nível de espécies crípticas e controversas (como no meu caso) o método simplesmente não faz a distinção pois não possui divergência suficiente para afirmar que X não é Y.

Agora eu me pergunto e coloco a questão: será mesmo possível que um gene, por mais padronizado e conservado que seja, tenha a capacidade de identificar todas as espécies vivas existentes no nosso planeta? Se para estudos filogenéticos necessitamos no mínimo dois genes e caracteres morfológicos e comportamentais, como podemos confiar em apenas sequências de um gene do DNA mitocondrial para inferir que espécies controversas pela morfologia são semelhantes ou diferentes?

Ainda assim, espécies que ainda estão em processo de especiação ou que sofrem alguma hibridação não podem ser diferenciadas por um gene no DNA mitocondrial. Esses casos são ainda mais complexos e requerem um imenso conjunto de dados para uma conclusão final.

Além disso, existe a principal questão: Qual o conceito de Espécie?? Existem "n" conceitos de Espécie e até hoje não se chegou a um consenso.

Todas essas questões e pensamentos devem ser levados em consideração antes de tirarmos qualquer conclusão a respeito da nossa complexa Sistemática.

1. Hebert, PDN, et al. Ten species in one: DNA Barcoding reveals cryptic species in neotropical skipper butterfly Astrapes fulgerator. 2004.

2. Savolainen,V, et al. Towards writing the encyclopaedia of life: an introdution to DNA barcoding. 2005.

3. Roe, AD e Sperling, PAH. Patterns of evolution of mitochondrial cytochrome c oxidase I and II DNA and implications for DNA barcoding. 2007.