Carlos Eduardo Guerra Schrago COORDENADOR(A)
Título do Projeto: bioinformática aplicada à epidemiologia e vigilância do vírus zika: desenvolvimento de modelos realistas para inferência da dinâmica evolutiva viral
Resumo: Análises evolutivas recentes sugerem que a diversidade genética de ZIKV é composta de três clados principais, dois africanos (leste e oeste) e um asiático. A idade estimada do ancestral comum de ZIKV utilizando os genes E, NS5 e 3'NCR variaram entre 1851 e 1959, quando os intervalos de credibilidade são considerados. Essa variância significativa da idade pode ser influenciada não apenas pela quantidade de dados (erro estocástico), mas também pelos modelos evolutivos e métodos de inferência utilizados. Neste sentido, os métodos Bayesiano constituem hoje a abordagem padrão para estudo de problemas evolutivos em vírus. Entretanto, estes métodos necessitam da especificação de funções prior para todos os parâmetros estimados. Além disso, como os modelos evolutivos utilizados são complexos e o universo de topologias possíveis é grande, métodos Bayesianos em evolução molecular frequentemente utilizam de simulação estocástica via cadeias de Markov (MCMC) para a viabilização computacional da inferência paramétrica. Quando um algoritmo de MCMC é aplicado, invariavelmente o programa utilizará funções proposal para alimentar a cadeia de Markov que está sendo contruída. Essas funções de proposta têm uma grande influência na performance do algoritmo de MCMC em atingir uma fase estacionária. Além disto, análises evolutivas do ZIKV são complicadas pela incapacidade dos métodos de lidar adequadamente com o polimorfismo populacional intra-indivíduo que os vírus frequentemente apresentam. É comum que a dinâmica evolutiva das populações virais se aproxime de um modelo matemático de quasi-espécies. Esse problema não era tão evidente quando o sequenciamento do DNA era feito por método Sanger, mas com o advento das tecnologias de NGS, o sequenciamento de várias moléculas de DNA é comum. Este projeto, portanto, tem como objetivo geral a avaliação estatística dos modelos frequentemente empregados para análise de evolução de vírus, especialmente o ZIKV. Esses modelos são fundamentais para inferência de parâmetros relevantes para a vigilância epidemiológica, e.g., tamanho efetivo da população viral, taxas de evolução do vírus e da epidemia, tempo de entrada da linhagem viral numa determinada região geográfica e idade do ancestral comum do ZIKV. Essa análise vai ser realizada através da investigação dos modelos frequentemente empregados, além da proposição de novos modelos realistas que incorporam uma dinâmica evolutiva realista para as populações virais.
Resumo: Quatro conjuntos de ilhas oceânicas fazem parte do território brasileiro: o Arquipélago de São Pedro e São Paulo (0o55'N; 29o21'W), a ilha de Fernando de Noronha (3o54'S; 32o25'W), o Atol das Rocas (3o50 S '; 33o49'W) e o complexo insular de Trindade (20o30'S; 29o20'W) e Martin Vaz (20o30'S; 28o52'W). Estas pequenas ilhas são responsáveis por um grande percentual de endemismo para a Província do Brasil (Floeter et al., 2008). Todas as ilhas e o Atol das Rocas (considerado nessa proposta nominalmente como ilha visto apresentar todas as características de tal) possuem afinidades tropicais, sustentando recifes rochosos ou biogênicos (no caso do Atol somente) recoberto por fauna e flora recifal diversa (Ferreira et al, 2009; Krajewski & Floeter, 2011; Pinheiro et al, 2011). Os ambientes recifais da costa brasileira sofrem pressão exponencial e deletéria do aumento da urbanização (Leão et al, 2003; Leão & Kikuchi, 2005). A sobrepesca, no entanto, é provavelmente o fator mais importante e generalizado alterando a função e estrutura desses sistemas (Ferreira & Gonçalves, 1999; Floeter et al, 2006; Francini-Filho & Moura, 2008). Apesar de comparativamente todas as ilhas oceânicas brasileiras apresentarem maior biomassa e abundância de espécies de peixes de topo de cadeia em relação à costa, a pesca comercial e recreativa é muitas vezes permitida. Tais indicativos foram recentemente reportados, sendo claramente evidenciados como efeitos conseqüentes de sobreexploração por diferentes artes de pesca (Ferreira et al, 2009; Krajewski & Floeter, 2011; Pinheiro et al, 2011; Luiz & Edwards, 2011). De fato, para algumas dessas ilhas, os efeitos da pesca datam de muitas décadas (Luiz & Edwards, 2011). Mesmo possuindo algum grau de proteção legal estabelecido pelo Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC) (Brasil, 2000), e existindo hoje programas de pesquisa contínuos financiados pelas agências nacionais de fomento e apoiado pelas agências ambientais e pela Marinha do Brasil, as ilhas oceânicas brasileiras não estão totalmente protegidas. Os componentes bióticos monitorados nos primeiros anos do PELD-ILOC incluíram compartimentos do bentos e nécton, além de fatores oceanográficos analisados por meio de dados de satélites. Especificamente, as amostragens para o monitoramento possuem objetivos para estimar a dinâmica de comunidades e populações, mas também processos, incluindo: Abundância de peixes, a porcentagem de cobertura de organismos bentônicos, a incidência de doenças e quantificação de bioerodidores em corais, a dinâmica populacional de Grapsus grapsus, a diversidade genética de zooxantelas de corais e a variação temporal destas, e o efeito de peixes sobre as comunidades bentônicas. Na atual proposta além dos componentes citados acima, estão sendo propostos os seguintes novos objetivos: a) monitorar a diversidade e abundância de dinoflagelados tóxicos e b) de ouriços, além da c) ictiofauna de profundidade por meio de vídeos remotos com uso de iscas (BRUVs).