Aspectos genéticos, Históricos e Geográficos do sucesso evolutivo dos insetos

1. Aspectos genéticos, Históricos e Geográficos do sucesso evolutivo dos insetos Panmixia em Dermatobia hominis, Estruturação Populacional em Dinoponera lucida e Irradiação adaptativa em Libelluidae Profa. Karla Yotoko Depto de Biologia Geral - UFV

2. Panmixia em Dermatobia hominis, a mosca do berne... Laboratório de Genética Animal Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética IB - UNICAMP

3. Dermatobia hominis (mosca do berne) • Presente em todas as regiões do Brasil • Provoca prejuízo de 260 milhões de dólares por ano pela diminuição da produção de leite, carne e desvalorização das peles

4. Período larval longo (28 – 128 dias, depende do hospedeiro) Adulto dura de 2 a 11 dias (em laboratório) Sem aparelho bucal Altamente suscetíveis a altas temperaturas e baixa umidade Ciclo de Vida

5. Histórico • Acredita-se que Dermatobia hominis seja uma espécie sul-americana, que parasitava mamíferos e aves nativos

6. Histórico • Acredita-se que D. hominis seja uma espécie sul-americana, que parasitava mamíferos e aves nativos • Séc. XVI – introdução do gado bovino (aumento da disponibilidade de hospedeiros e insetos vetores de ovos) • A espécie se tornou praga pelo aumento da capacidade suporte do ambiente

7. Como estudar variabilidade genética? • Marcadores genéticos • Migração • Seleção • Mutações • Deriva genética

8. RAPD-PCR • Random Amplified Polymorphic DNA – PCR • Amostragem generalizada do genoma • Grande número de “loci” • Os “loci” são avaliados por presença x ausência • Em geral consistem em regiões repetitivas – seletivamente neutras

9. Amostragem Anápolis São Carlos Pres. Prudente Brasópolis Pirassununga Ponta Grossa

10. Fst = 0,058 Anápolis - GO Brasópolis - MG Pirassununga - SP Presidente Prudente - SP São Carlos - SP Ponta Grossa - PR Resultados * * * Bootstrap > 90%

11. Falta de estruturação • Intenso fluxo gênico entre as localidades • Baixa especificidade e grande disponibilidade de hospedeiros e vetores em todas as localidades • Capacidade de vôo dos adultos (baixa) • Capacidade de dispersão dos vetores entre as localidades • Migração dos hospedeiros

12. Outro estudo • Geurgas et al. (2000) encontrou 48 haplótipos mitocondriais (com enzimas de restrição) • Variabilidade muito alta, que teria surgido durante algum período de isolamento de pequenas populações • Hoje esta variação é compartilhada por toda a área de ocorrência da espécie

13. Provavelmente os hospedeiros principais dos bernes eram da megafauna, extinta há 10.000 anos Histórico

14. Com a extinção da megafauna, os bernes podem ter ficado restritos a pequenos mamíferos (populações menores e talvez mais isoladas) Um berne mata um rato Histórico

15. A entrada do gado permitiu o aumento local das populações de berne Hospedeiro grande Histórico

16. A entrada do gado permitiu o aumento local das populações de berne Hospedeiro grande Muitos hospedeiros Histórico

17. A entrada do gado permitiu o aumento local das populações de berne Hospedeiro grande Muitos hospedeiros Vetores associados Histórico

18. O transporte do gado pode ter propiciado a mistura das populações Histórico

19. Conclusão • O padrão atual de grande variabilidade e falta de estruturação se explica por: • Separação, em algum período, de populações pequenas e isoladas • Reunião destas populações através da entrada de novos hospedeiros e do transporte dos mesmos

20. Pliocene and Pleistocene events shaping the genetic diversity within the Central Corridor of Brazilian Atlantic Forest Resende HC, Yotoko KSC, Delabie JHC, Costa MA, Campiolo S, Tavares MG, Campos LAO, Fernandes-Salomão TM. Aceito para publicação na Biological Journal of the Linnean Society

21. Altos índices de endemismo Hot-spot de biodiversidade Oscilações climáticas durante o quaternário Refúgios? Corredor Central da Mata Atlântica

23. População grande e variável, que ocupava uma grande área, coberta por floresta tropical Teoria dos Refúgios

24. Resfriamento do Planeta • As áreas ocupadas por florestas diminuíram, restando populações pequenas e isoladas umas das outras por regiões secas (ilhas de florestas)

25. Diminuição das populações • As populações perderam variabilidade • Eventuais mutações apareceram

26. Aumento das populações • Fixação de mutações que apareceram • Aparecimento de mais mutantes • Populações cada vez mais diferenciadas umas das outras • Especiação???

27. O gênero Dinoponera

28. Dinoponera lucida

29. Dinoponera lucida

30. Dados anteriores

32. 2n = 118 2n = 106 2n = 114 2n = 116 2n = 120 2n = 106 2n = 114 2n = 116 2n = 118 2n = 120 Rio Doce

33. 2n = 118 2n = 106 2n = 114 2n = 116 2n = 120 Ao norte do Rio Doce, a variabilidade citogenética é maior que ao sul 2n = 106 2n = 114 2n = 116 2n = 118 2n = 120 Rio Doce

34. Objetivos • Medir a variabilidade genética e o grau de estruturação da espécie; • Testar se a divisão norte-sul se mantém com a inclusão de mais indivíduos e o uso de marcador de herança materna; • Inferir os tempos de divergência entre os demes de Dinoponera lucida; • Inferir a influência dos eventos do Pleistoceno na história evolutiva desta formiga.

35. Foram coletados ninhos presentes em toda a distribuição conhecida da espécie. Rio Mucuri Rio Doce Coleta

36. Material e Métodos • Extração do DNA • Amplificação e sequenciamento dos genes mitocondriais COI/COII e CytB • Alinhamento das sequências • Identificação de haplótipos • Construção de árvores, networks e inferências de tempo

37. Herança materna Não recombina Alta taxa de substituição de nucleotídeos DNA mitocondrial

38. Todas as formigas em um ninho apresentam o mesmo mtDNA Fêmeas ápteras Gamergates DNA mitocondrial

39. Herança mtDNA

40. Resultados

42. 1,22 2,47

43. 2,76 1,25 1,5 1,04 0,15 2,78 0,93 0,84 0,075 3,34

44. População total Norte do Rio Doce Sul do Rio Doce

49. Sul do Rio Doce 2,78 0,93 0,84 0,075

50. Norte do Rio Doce 2,76 1,25 1,5 1,04 0,15