Ecoimmunology perspective of host-parasite interactions in Limosa limosa across its migratory flyway

Palavras-chave: Ecoimmunology,long-distance migration,waders,pathogen pressure,innate immunity,adaptive immunity,molecular evolution,Ecoimunologia,migradores de longa distância,limícolas,pressão parasítica,imunidade inata,imunidade adaptativa,evolução molecular

Para aves migradoras de longa distância, as mudanças ecológicas ao longo da migração, aliadas ao esforço físico, podem desequilibrar os investimentos em imunidade, levando a uma maior a vulnerabilidade à doença e reduzindo a capacidade de sobrevivência. Apesar de a imunidade ser um componente fisiológico de auto-preservação, esta implica custos bem como benefícios. Num contexto ecológico (ex. energia limitada), são gerados trade-offs entre a imunidade e outros componentes fisiológicos, dando origem a variações da resposta imune ao longo do tempo (ciclo anual) e do espaço (diferentes habitats). Para além disso, as respostas imunitárias também variam entre espécies e são optimizadas em função de situações específicas da vida de um indivíduo para maximizar a sobrevivência e o fitness. Muitos estudos em ecoimunologia focam-se na compreensão dos padrões globais de respostas imunes em aves selvagens e nos mecanismos que alteram a susceptibilidade à doença, o que consequentemente poderá afectar a sobrevivência e a dinâmica populacional. Infelizmente a informação relativa a estes trade-offs imunológicos permanece maioritariamente desconhecida, tratando-se portanto de conhecimento essencial quando contextualizado com os efeitos das alterações climáticas sobre a ecologia das migrações e distribuição de doenças animais. O trabalho englobado nesta tese procurou responder como é que as diferenças na pressão parasítica ambiental afectam a imunidade inata e adaptativa de aves selvagens. O migrador de longa distância Maçarico-de-bico-direito (Limosa limosa; Maçarico), foi usado como modelo de estudo, uma vez que duas das suas subespécies, nominal (Limosa limosa limosa) e islandesa (L. l. Islandica), variam na estratégia migratória e uso de habitat, que consequentemente difere na pressão parasítica. De seguida, resumo as principais contribuições do meu trabalho para a área da ecoimunologia. No capítulo I, usando uma ave límicola como modelo, testei se a capacidade da resposta imune está de facto correlacionada com o risco de contrair doenças, uma vez que o risco difere com as estratégias de migração e habitat. O trabalho focou parâmetros de imunidade inata e demonstrei que esta não é de natureza estanque, mas que varia ao longo do ciclo anual dos Maçaricos em resposta à estação do ano, disponibilidade de recursos e trade-offs fisiológicos. Os investimentos na imunidade e estratégias aplicadas também variaram em resposta ao risco de infecção. Os trade-offs entre a imunidade e outros componentes fisiológicos, tornaram-se mais evidentes durante períodos energeticamente exigentes, como a reprodução. Por exemplo, neste período a subespécie islandesa suprimiu alguns componentes da imunidade inata, quando ocupava áreas onde o risco de infecção é baixo. Os resultados também indicam que os ajustes e estratégias imunitárias são únicas para cada espécie. Contudo a migração parece afectar as variadas espécies de aves da mesma maneira, dando origem a uma imunosupressão geral da resposta inata e possivelmente a uma maior vulnerabilidade à doença. No capítulo II, o gene MHC-I da subespécie islandesa de Maçarico foi caracterizado com o auxílio da sequenciação de Sanger e Illumina MiSeq. A caracterização focou quase exclusivamente o domínio α2 (exão 3) deste gene, que é conhecido pelo seu polimorfismo e por codificar parte das glicoproteínas que reconhecem agentes patogénicos. Neste trabalho descobri 47 novos alelos do gene MHC-I, todos eles de natureza provavelmente clássica (ou funcional). Os Maçaricos islandeses têm entre um e quatro loci, com pelo menos três a ser expressos. A organização do gene MHC-I é bastante semelhante à do seu parente mais próximo, a Seixoeira (Calidris canutus), mas comparado com outras espécies de Charadriiformes, os alelos tinham um polimorfismo menor e poucos locais sujeitos a selecção positiva. Este padrão parece ser um reflexo de os indivíduos experienciarem a uma menor pressão patogénica ao longo da sua rota de migração. No capítulo III, aprofundámos o papel da pressão patogénica como origem da diversificação dos genes MHC. Com o auxílio da sequenciação Illumina MiSeq, comparámos as duas subespécies de Maçarico relativamente à diversidade e ao polimorfismo do exão 3 do gene MHC-I. Ambas as subespécies sobrepuseram-se no que toca ao número de alelos (e loci) por indivíduo, mas a subespécie nominal, tinha significativamente mais alelos e tendencialmente um maior polimorfismo. Diferentes tamanhos populacionais poderão explicar parcialmente as diferenças encontradas entre subespécies ao nível da diversidade genética, no entanto, o número de locais sujeitos a selecção positiva encontrados para a subespécie nominal, foi duas vezes superior ao encontrado para a subespécie islandesa. As diferenças no que toca à selecção positiva, sugerem que a selecção natural é mais forte para a subespécie nominal e portanto uma adaptação a habitats ricos em parasitas. O capítulo IV centra-se nos sinais sexuais e avalia se eles realmente reflectem a qualidade dos parceiros e a sua capacidade em combater doenças. Para isso testei se o investimento na imunidade inata poderia ser reflectido pelos carácteres sexuais secundários da plumagem dos Maçaricos. Os resultados indicam que algumas características da plumagem dos machos e fêmeas estão ligadas a componentes solúveis de imunidade inata e que os investimentos na plumagem são custosos. Para além disso, o sinal foi honesto para os machos, mas não para as fêmeas, uma diferença que poderá estar relacionada com constrangimentos energéticos específicos para cada sexo, e pelos papéis desempenhados durante a reprodução. Em resumo, os dados indicam que as fêmeas seleccionam não só os machos que são melhores a combinar a muda da plumagem e a migração, mas também os mais competentes no combate às infecções. O Capítulo V aborda uma questão mais prática enfrentada por investigadores que trabalham com aves selvagens e sem acesso fácil ou imediato ao laboratório. Os ensaios imunológicos tornaram-se uma ferramenta generalizada para uma abordagem integrada da imunidade, mas desconhecia-se até à data se os ciclos repetidos de congelamento-descongelamento (CD) pós-amostragem poderiam afectar o resultado final dos ensaios imunológicos. Neste trabalho foi implementada uma abordagem experimental para o tratamento pós amostragem, bem como outras questões metodológicas, e os resultados indicaram que as amostras de plasma (ou soro) permanecem estáveis após ciclos repetidos de CD e que portanto, os componentes imunológicos permanecem inalterados. Mostrámos também que pequenas alterações metodológicas nos protocolos destes ensaios não causaram variações substanciais nos resultados finais.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais