Identificação molecular da biodiversidade de organismos marinhos: estrutura de populações e comunidades, filogeografia, diversidade genômica e genômica funcional.

Os ecossistemas marinhos tropicais e subtropicais estão entre os ambientes mais biodiversos do planeta e muitos dos organismos estão envolvidos em interações interespecíficas especializadas. Contudo, a contínua degradação dos ecossistemas marinhos vem levando a enormes prejuízos. Os invertebrados marinhos representam a maioria da biodiversidade marinha e compreendem diferentes grupos de organismos, como esponjas, corais, ostras e mexilhões, vermes, caramujos, ouriços e estrelas do mar, crustáceos e muitos outros. Embora os principais processos biológicos nos ecossistemas marinhos, tais como produtividade primária e ciclagem de nutrientes, sejam na maioria realizados por animais invertebrados, permanecem lacunas em nosso conhecimento relacionados à sua diversidade, biologia e ecologia. Adicionalmente, os invertebrados apresentam características que lhes conferem o potencial de revelar a saúde dos ambientes costeiros, podendo ser utilizados como bioindicadores e biomonitores. Invertebrados sésseis e filtradores, como as esponjas e os mexilhões, são altamente suscetíveis à poluição, e alterações promovidas pelo enriquecimento de nutrientes afetam diferentemente organismos sensíveis e tolerantes, podendo levar a mudanças na estrutura da comunidade tanto por extinções locais quanto pelo predomínio de espécies. As larvas de invertebrados podem ser extremamente sensíveis ao estresse ambiental, embora as mais resistentes tenham sido relacionadas às espécies invasoras, sobretudo quando associados à água de lastro e bioincrustação. É crescente o uso de biomarcadores (alterações biológicas que expressam a exposição e/ou o efeito tóxico de poluentes presentes no ambiente por meio de um conjunto de reações) como forma de abordagem na compreensão dos mecanismos capazes de induzir uma reação do indivíduo, população ou comunidade frente a uma perturbação. A expressão gênica representa o primeiro nível de interação entre um agente estressor e o genoma, que, através da síntese de proteínas, dirige a resposta do organismo às mudanças externas. A exposição dos organismos a compostos tóxicos pode provocar um aumento ou uma diminuição da expressão gênica, de modo diferencial para cada composto, em função de suas características químicas e interações com os receptores celulares. Consequentemente, um crescente número de estudos tem demonstrado que a expressão diferencial de genes pode ser utilizada na análise toxicológica preditiva, auxiliando na identificação da classe de toxicidade de determinado composto. A compreensão da história evolutiva e da ecologia de uma espécie (i.e., sua distribuição no tempo e no espaço e suas interações biológicas e com o ambiente abiótico) é necessária não só para responder questões sobre a diversidade de formas e processos nos diversos ecossistemas, mas também para permitir a tomada de decisões racionais sobre a proteção e o uso de recursos naturais. Abordagens interdisciplinares, como a aplicação de métodos de biologia molecular em estudos evolutivos e ecológicos, são necessárias para observar eventos e processos que contribuam para delimitar, reconhecer e interpretar formas e processos. Marcadores moleculares permitem acessar as informações genéticas dos organismos (hereditariedade), e os processos que estes desempenham no ambiente (expressão gênica), permitindo assim, complementar as informações sobre a biodiversidade que as técnicas tradicionais não são capazes de responder.