Diversidade e evolução do tamanho de genomas: uma perspectiva em Formicidae e Bromeliaceae

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Moura, Mariana Neves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Genoma; Evolução (Biologia); Filogenia; Formicidae; Formigas - Genética; Ciências Biológicas
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/29121

O tamanho do genoma, também denominado conteúdo de DNA, quantidade de DNA ou DNA C-valor, foi descrito como um traço que "encontra-se exclusivamente na interseção do fenótipo e genótipo" e o tamanho do genoma em eucariotos varia em cinco ordens de magnitude, com uma distribuição enviesada em torno de valores pequenos, cerca de 2 picogramas (pg). Na família Formicidae o método para estimar o tamanho do genoma ainda é pouco difundido, o que torna difícil comparar estudos e compreender a evolução desse traço. Neste estudo, reunimos e investigamos a informação sobre o tamanho do genoma em formigas, compilando o conteúdo de DNA estimado. Analisamos também o método aplicado, o tipo de tecido utilizado e o padrão interno. Todos os valores foram colocados em uma árvore filogenética e os valores médios das subfamílias foram então comparados estatisticamente (Capítulo 1). Padronizamos um protocolo de citometria de fluxo (FCM) em formigas; analisamos, entre os padrões internos atualmente utilizados em citometria de fluxo para insetos, o que é o mais recomendado para formigas; avaliamos a eficácia da citometria de fluxo na análise de diferenças no conteúdo de DNA entre colônias de diferentes locais, ou seja, testamos a aplicabilidade da citometria de fluxo em estudos envolvendo genética de populações (Capítulo 2). Também expandimos o banco de dados de tamanho de genoma para Formicidae; estabelecemos um protocolo de determinação de composição de bases AT/GC através de citometria de fluxo em formigas; examinamos os padrões de distribuição e variação do tamanho do genoma e da composição de bases entre os táxons; fornecemos uma perspectiva filogenética sobre a evolução do tamanho de genoma na família e reconstruímos o estado ancestral desse traço (Capítulo 3). Drosophila melanogaster foi um padrão interno melhor do que Scaptotrigona xanthotricha, uma vez que a maioria das formigas estudadas possui tamanho do genoma (valor 1C) correspondente ao de S. xanthotricha, o que resulta em uma sobreposição de picos nos histogramas; como D. melanogaster tem um tamanho de genoma menor isso não acontece, sendo o padrão interno mais apropriado para formigas. O tampão Galbraith foi mais eficaz para Myrmicinae e Pseudomyrmecinae, e LB01 para Ectatomminae e Ponerinae. O tampão OTTO também funcionou, mas com um coeficiente de variação maior que o considerado aceitável (<5%). No capítulo 2, o tamanho do genoma estimado variou entre as populações das quatro espécies estudadas essa variação pode estar relacionada ao estresse na colonização de novos ambientes. A citometria de fluxo mostrou ser um método eficaz de quantificação de DNA em formigas e aplicável em estudos de genética de populações. O coeficiente de variação entre os dias não foi significativamente diferente, o que reflete a eficácia do método e a estabilidade do equipamento. Novas estimativas de tamanho do genoma foram apresentadas para 100 espécies de formigas, 92 das quais correspondendo a novas espécies e o tamanho médio do genoma da família Formicidae foi de 0,38 pg. A relação AT/GC obtida para a família foi AT = 62,40% e GC = 37,60%. No capítulo 3, a família Formicidae foi recuperada como um clado com alto valor de probabilidade posterior na análise filogenética. O tamanho do genoma ancestral reconstruído para Formicidae foi de 0,38 pg de acordo com o método de Inferência Bayesiana e 0,37 pg de acordo com os métodos ML e Parcimônia e diferenças significativas no tamanho de genoma foram observadas entre as subfamílias amostradas. Os resultados deste estudo sugerem que a evolução do DNA C-valor em Formicidae ocorreu devido à perda e acumulação de regiões não codificadoras, principalmente elementos transponíveis e, em alguns casos específicos, por duplicação completa do genoma. No entanto, os processos por trás dessas expansões e retrações do genoma ainda precisam ser entendidos, principalmente através de estudos de diversificação de espécies, a fim de verificar se essas mudanças no conteúdo de DNA estão relacionadas ao processo de colonização da espécie, como sugerido no nível intraespecífico.