Ramos E, Hilgers L, Carrasco-Valenzuela T, De Panis D, Picorelli A, Sullivan J, Uliano-Silva M, Bentley BP, Scott PA, Hiller M, Nery MF, Shaffer HB, Komoroske L, Mazzoni CJ. · Molecular biology and evolution · 2026

The genomic basis of independent marine transitions in turtles: convergent episodic adaptation and demographic shifts.

Resumo em português

A transição de ambientes terrestres para marinhos representa uma das mudanças evolutivas mais fundamentais na história dos vertebrados, exigindo uma remodelagem fisiológica e genômica radical. Investigamos as assinaturas genômicas da adaptação ao ambiente salino na tartaruga-verde (Chelonia mydas), na tartaruga-de-couro (Dermochelys coriacea) e na tartaruga-diamante estuarina (Malaclemys terrapin), que evoluiu independentemente. Nossas análises revelam que a transição marinha é caracterizada por uma rápida evolução e expansão em famílias gênicas relacionadas ao metabolismo do ferro, morfogênese de órgãos e percepção sensorial — padrões que espelham aqueles observados em outros tetrápodes secundariamente marinhos. Notavelmente, embora tenhamos identificado alvos compartilhados de seleção positiva nessas linhagens independentes, não encontramos evidências de evolução repetida ao nível dos nucleotídeos, reforçando que a convergência funcional frequentemente surge por diferentes trajetórias moleculares. Além disso, reconstruções demográficas indicam que as tartarugas adaptadas ao ambiente salino compartilham uma história de declínios populacionais de longo prazo; entretanto, a recuperação tardia de M. terrapin ressalta a suscetibilidade específica dos especialistas estuarinos à volatilidade do nível do mar durante o Pleistoceno. Ao integrar genômica comparativa e demografia histórica, este estudo oferece novos insights sobre a base genômica das adaptações marinhas em tartarugas e um arcabouço abrangente para a compreensão dos mecanismos moleculares e ecológicos que facilitam grandes transições vertebradas para o ambiente marinho.

Resumo original em inglês

The transition from terrestrial to marine environments represents one of the most fundamental evolutionary shifts in vertebrate history, requiring radical physiological and genomic remodeling. We investigated the genomic signatures of saltwater adaptation in the green sea turtle (Chelonia mydas), the leatherback turtle (Dermochelys coriacea), and the independently evolved estuarine diamondback terrapin (Malaclemys terrapin). Our analyses reveal that the marine transition is characterized by rapid evolution and expansion in gene families linked to iron metabolism, organ morphogenesis, and sensory perception-patterns that mirror those seen in other secondarily marine tetrapods. Notably, while we identified shared targets of positive selection across these independent lineages, we found no evidence of repeated evolution at the nucleotide level, reinforcing that functional convergence often arises through distinct molecular trajectories. Furthermore, demographic reconstructions reveal that saltwater-adapted turtles share a history of deep-time population declines; however, the delayed recovery of M. terrapin underscores the specific susceptibility of estuarine specialists to Pleistocene sea-level volatility. By bridging comparative genomics and historical demography, this study provides new insights into the genomic basis of marine adaptations in turtles and a comprehensive framework for understanding the molecular and ecological mechanisms that facilitate major vertebrate transitions into the marine realm.

Espécies citadas

• Malaclemys terrapin · tartaruga-diamante
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Malaclemys terrapin.
• Chelonia mydas · tartaruga-verde
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Chelonia mydas.
• Dermochelys coriacea · tartaruga-de-couro
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Dermochelys coriacea.