Population Persistence and Divergence Driven by Environmental Changes

Abstract

A evolução da vida acompanha a dinâmica do nosso planeta Terra. Da deriva continental às eras glaciais, eventos geológicos moldaram a superfície e o clima da Terra, influenciando a história evolutiva das populações. Muito mais recentemente, a espécie humana também se tornou capaz de grandes modificações no planeta. O aumento da temperatura global, a alteração do curso dos rios e o uso cada vez maior da terra são alguns exemplos de ativi- dades humanas que exercem grande pressão sobre outras espécies. Neste trabalho, utilizamos modelos evolutivos estocásticos para estudar dois aspectos da evolução impulsionados por mudanças ambientais: persistência e divergência populacional. Persistência é a capacidade de uma população sobreviver e se adaptar a mudanças ambientais drásticas, enquanto divergência envolve o processo inicial de diferenciação que leva ao surgimento de novas espécies. Nossa primeira abordagem sobre persistência trata do resgate evolutivo, um processo em que a adap- tação reverte o destino de uma população fadada à extinção. Combinando métodos analíticos e simulação, mostramos a relação entre a probabilidade de extinção e o nível de estresse so- bre a população. Investigamos a resposta evolutiva e sua relação com fatores demográficos e genéticos, envolvendo crescimento populacional e epistasia, respectivamente. Na sequência, passamos a estudar o processo de divergência à nível de espécies em uma população dividida em duas ilhas, onde eventos ambientais geográficos determinam a possibilidade de troca de indivíduos. Neste modelo neutro, apenas a taxa de migração entre as ilhas e os períodos inter- mitentes de conectância e isolamento podem promover a divergência populacional, levando à especiação. Registramos a dinâmica por meio de uma filogenia e mostramos como a taxa e o modo de especiação estão relacionados ao tempo de isolamento. Por fim, estudamos a especi- ação em um modelo de metapopulação sob flutuações ambientais, onde tanto a seleção quanto a migração estão presentes. Realizamos uma análise estatística sobre diferentes conjuntos de parâmetros para examinar a diversidade resultante. Em seguida, comparamos como diferentes cenários de variações ambientais – incluindo a magnitude e a frequência dessas mudanças – afetam a persistência e a divergência da metapopulação. Descobrimos que o padrão de espe- ciação depende apenas do efeito líquido das perturbações ambientais, independentemente da taxa em que os eventos ocorrem. Esperamos que a discussão deles possa nos dar uma visão sobre os processos que afetam a diversidade e a resiliência da vida.