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Publicação
Computational tools to assess adaptation and resilience to thermal stress In Intertidal fish: a functional genomics approach
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Resumo(s)
Thermal variability associated with climate change poses significant challenges to intertidal species, demanding both phenotypic plasticity and local adaptation. This study investigates the molecular bases of thermal resilience in Pomatoschistus microps, an intertidal fish distributed along the Portuguese coast. We hypothesized that populations from different latitudes exhibit divergent coping mechanisms to seasonal warming, reflecting alternative strategies to cope with environmental variability and thermal stress. Using RNA-seq, we compared the transcriptomic profiles of three populations (Ria de Aveiro, Troia, and Ria Formosa) across spring and summer following a de novo transcriptome assembly and R-based bioinformatics analyses. Differential gene expression and pathway enrichment analyses were conducted to identify molecular mechanisms underlying thermal adaptation and acclimation. Troia populations exhibit a highly dynamic, stress-preparatory strategy, characterized by frontloading of stress-related genes, while Ria Formosa populations demonstrate basal stabilization via enhanced ribosomal and mitochondrial pathways. Ria de Aveiro seasonal variation reveals metabolic priming and summer profiles dominated by reproductive activation. These results demonstrate that P. microps populations employ distinct molecular strategies to achieve resilience, integrating local adaptation and phenotypic plasticity across spatial and temporal scales. By linking transcriptomic responses to environmental context, this study advances un-derstanding of mechanisms driving organismal survival under variable thermal regimes. The findings have implications for biodiversity conservation, fisheries management, and aquaculture, offering molecular insights to support strategies that enhance thermal tolerance and population persistence under climate change.
A variabilidade térmica associada às alterações climáticas representa desafios significativos para as espécies intertidais, exigindo simultaneamente plasticidade fenotípica e adaptação lo-cal. Este estudo investiga as bases moleculares da resiliência térmica em Pomatoschistus microps, um peixe intertidal distribuído ao longo da costa portuguesa. Hipotetizamos que populações de diferentes latitudes apresentam mecanismos distintos de resposta ao aquecimento sazonal, refletindo estratégias alternativas para lidar com a variabilidade ambiental e o stress térmico. Recorrendo a RNA-seq, comparamos os perfis transcritos de três populações (Ria de Aveiro, Troia e Ria Formosa) na primavera e no verão, após a montagem de novo do transcriptôma e análises bioinformáticas em R. Foram conduzidas análises de expressão gênica diferencial e de enriquecimento de vias metabólicas para identificar os mecanismos moleculares subjacentes à adaptação e aclimatização térmica. As populações de Troia evidenciaram uma estratégia altamente dinâmica e de preparação para o stress, caracterizada por frontloading de genes relacionados com respostas ao stress, enquanto as populações da Ria Formosa demonstraram estabilização basal através do reforço de vias ribossômicas e mitocondriais. A variação sazonal na Ria de Aveiro revelou uma preparação metabólica, com perfis de verão dominados pela ativação reprodutiva. Estes resultados demonstram que as populações de P. microps em-pregam estratégias moleculares distintas para alcançar resiliência, integrando adaptação local e plasticidade fenotípica em diferentes escalas espaciais e temporais. Ao relacionar respostas transcriptômicas com o contexto ambiental, este estudo contribui para a compreensão dos me-canismos que sustentam a sobrevivência dos organismos sob regimes térmicos variáveis. Os resultados têm implicações para a conservação da biodiversidade, a gestão das pescas e a aquacultura, oferecendo uma base molecular que poderá apoiar estratégias destinadas a aumentar a tolerância térmica e a persistência populacional perante as alterações climáticas.
A variabilidade térmica associada às alterações climáticas representa desafios significativos para as espécies intertidais, exigindo simultaneamente plasticidade fenotípica e adaptação lo-cal. Este estudo investiga as bases moleculares da resiliência térmica em Pomatoschistus microps, um peixe intertidal distribuído ao longo da costa portuguesa. Hipotetizamos que populações de diferentes latitudes apresentam mecanismos distintos de resposta ao aquecimento sazonal, refletindo estratégias alternativas para lidar com a variabilidade ambiental e o stress térmico. Recorrendo a RNA-seq, comparamos os perfis transcritos de três populações (Ria de Aveiro, Troia e Ria Formosa) na primavera e no verão, após a montagem de novo do transcriptôma e análises bioinformáticas em R. Foram conduzidas análises de expressão gênica diferencial e de enriquecimento de vias metabólicas para identificar os mecanismos moleculares subjacentes à adaptação e aclimatização térmica. As populações de Troia evidenciaram uma estratégia altamente dinâmica e de preparação para o stress, caracterizada por frontloading de genes relacionados com respostas ao stress, enquanto as populações da Ria Formosa demonstraram estabilização basal através do reforço de vias ribossômicas e mitocondriais. A variação sazonal na Ria de Aveiro revelou uma preparação metabólica, com perfis de verão dominados pela ativação reprodutiva. Estes resultados demonstram que as populações de P. microps em-pregam estratégias moleculares distintas para alcançar resiliência, integrando adaptação local e plasticidade fenotípica em diferentes escalas espaciais e temporais. Ao relacionar respostas transcriptômicas com o contexto ambiental, este estudo contribui para a compreensão dos me-canismos que sustentam a sobrevivência dos organismos sob regimes térmicos variáveis. Os resultados têm implicações para a conservação da biodiversidade, a gestão das pescas e a aquacultura, oferecendo uma base molecular que poderá apoiar estratégias destinadas a aumentar a tolerância térmica e a persistência populacional perante as alterações climáticas.
Descrição
Palavras-chave
Seasonal variation Latitudinal Gradient Transcriptomics Intertidal P. microps Molecular mechanisms