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Para onde o mundo vai

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Big data para entender o papel das cordilheiras na biodiversidade

Mônica Matsumoto

2018-10-20T18:04:00

18/10/2018 04h00

Por: Bruno Augusto Souza de Medeiros

Fonte da imagem: Rumsey

Ninguém sabe ao certo quantas espécies existem no planeta, e nem mesmo muito bem a ordem de grandeza. As estimativas variam bastante, mas as mais recentes indicam que já tenhamos descoberto por volta de 1,5 milhão de espécies e que falte ainda por volta de 7 milhões, excluindo bactérias e outros micróbios para os quais o conceito de espécie é meio nebuloso.

Tem gente que fica impressionada com esses números, talvez com certa razão, já que eles contradizem nossa experiência pessoal. Uma grande parte dessa diversidade está em organismos pequenos, que em geral não chamam muita atenção. Além disso, quem vive em cidades não tem contato com uma grande diversidade, e talvez esteja sofrendo de um deficit de natureza.

Mas mesmo quem gosta de botar o pé no mato pode nunca ter interagido com a maioria dessas espécies, já que a diversidade biológica não é igualmente distribuída no planeta: a quantidade de espécies muda de um lugar pra outro, e a identidade dessas espécies também. Este ano, dois artigos liderados por pesquisadores brasileiros descobriram que as cadeias de montanhas têm muito a ver com a distribuição dessa diversidade.

O primeiro deles saiu em julho na revista "Science", e os autores fizeram um vídeo de YouTube explicando a pesquisa. O objetivo foi usar simulações para entender qual o papel do clima e de alguns parâmetros biológicos na geração da biodiversidade da América do Sul.

Os autores simularam o clima do continente nos últimos 800 mil anos com "espécies" evoluindo sob influência esse clima. As espécies desse estudo não existem fora de um computador: são abstrações feitas com base em princípios gerais de ecologia e evolução, e não algum organismo em particular. Mesmo assim, os padrões que emergiram da simulação se parecem bastante com a distribuição de diversidade de aves, mamíferos e plantas.

Quando comparamos os resultados das simulações com os milhares de registros de espécies nesses grupos, achamos semelhanças com a distribuição de espécies no mundo real, como a alta diversidade na Mata Atlântica e no oeste da Amazônia, ao pé dos Andes.

Além disso, trabalhar com simulações permite que se faça experimentos impossíveis: e se apagássemos os Andes e começarmos tudo de novo, terminaríamos com o mesmo padrão? A resposta é não! Já se sabe que a presença dessa cordilheira é fundamental para explicar os padrões climáticos da América do Sul (ela guia os "rios voadores", por exemplo) e gerar sua grande diversidade. Sem a cordilheira, as simulações terminam com bem menos espécies.

É possível que esse papel excepcional das montanhas seja bem particular do nosso continente, já que é a única cadeia de montanhas tão grande em região tropical. Além disso, modulação do clima não é o único efeito das montanhas. Elas também geram variação na paisagem, criando topos e vales, criam novos tipos de solo e também erosão.

Quais desses efeitos causados por montanhas são os mais importantes para explicar os padrões de diversidade? Um estudo recente, dessa vez em escala global, encontrou que mudanças no clima realmente são importantes, mas as variações no relevo e na diversidade de tipos de solo também contribuem para uma alta diversidade regional de vertebrados. Isso vale para os Andes na América do Sul e também para outras cordilheiras no mundo.

Um ponto em comum desses dois artigos é que eles só são possíveis pelo acúmulo de uma grande quantidade de dados climáticos, geológicos e biológicos. Os dados biológicos são as distribuições de milhares de espécies, estimadas a partir de milhões de registros de diversas fontes, incluindo observações de amantes da natureza que querem colaborar com a ciência.

Contudo, a fonte mais importante e mais confiável são as coleções biológicas armazenadas ao longo de décadas ou até mesmo séculos em museus e herbários. Um grande número de pesquisadores independentes, ao longo de muitos anos, vem coletando, preservando e estudando organismos nessas coleções.

Mais recentemente, parte das informações desses organismos tem sido digitalizada e compilada por portais agregadores de dados, como o GBIF e o REFLORA. Isso inclui organismos que já não existem mais em determinados locais, por ação humana, e é importantíssimo levar essas extinções em conta ao fazer previsões sobre o futuro da biodiversidade diante das mudanças globais.

Esses são alguns dos muitos motivos pelos quais incêndios como o do Museu Nacional geram perdas irreparáveis. Enquanto determinadas amostras, como a Luzia, podem sozinhas render descobertas formidáveis, alguns padrões só ficam claros quando uma grande quantidade de dados agregados vinda de milhões de espécimes é analisada em conjunto. Big data é o futuro, mas muitos dos dados que queremos analisar com os computadores mais modernos dependem de mais cuidado com as evidências do nosso passado!

Sobre o autor: Bruno Augusto Souza de Medeiros é pós-doc no Departamento de Biologia Evolutiva  da Universidade Harvard, nos Estados Unidos. Tem graduação e mestrado em biologia pela USP e doutorado por Harvard. Sua pesquisa é focada no papel das interações ecológicas na evolução, em especial de insetos e plantas.

** Este texto não reflete, necessariamente, a opinião do UOL

Sobre os autores

Daniel Schultz é cientista, professor de microbiologia e membro do núcleo de ciências computacionais em Dartmouth (EUA). Estuda a dinâmica dos processos celulares, com foco na evolução de bactérias resistentes a antibióticos. É formado em engenharia pelo ITA, doutor em química pela Universidade da Califórnia San Diego e pós-doutorado em biologia sistêmica em Harvard. Possui trabalhos de alto impacto publicados em várias áreas, da física teórica à biologia experimental, e busca integrar essas várias áreas do conhecimento para desvendar os detalhes de como funciona a vida ao nível microscópico.

Monica Matsumoto é cientista e professora de Engenharia Biomédica no ITA. Curiosa, ela tem interesse em áreas multidisciplinares e procura conectar pesquisadores em diferentes campos do conhecimento. Monica é formada em engenharia pelo ITA e doutora em ciências pela USP, e trabalhou em diferentes instituições como InCor/HCFMUSP, UPenn e EyeNetra.

Shridhar Jayanthi é Agente de Patentes com registro no escritório de patentes norte-americano (USPTO) e tem doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade de Michigan (EUA) e diploma de Engenheiro de Computação pelo ITA. Atualmente, ele trabalha com empresas de alta tecnologia para facilitar obtenção de patentes e, nas (poucas) horas vagas, é um estudante de problemas na intersecção entre direito, tecnologia e sociedade. Antes disso, Shridhar teve uma vida acadêmica com passagens pela Rice, MIT, Michigan, Pennsylvania e no InCor/USP, e trabalhou com pesquisa em áreas diversas da matemática, computação e biologia sintética.

Sobre o blog

Novidades da ciência e tecnologia, trazidas por brasileiros espalhados pelo mundo fazendo pesquisa de ponta. Um espaço para discussões sobre os rumos que as novas descobertas e inovações tecnológicas podem trazer para a sociedade.