Genoma mitocondrial no estudo filogenético de carrapatos pertencentes às famílias Ixodidae e Argasidae

Abstract

Dentro da família Ixodidae, relatos recentes descreveram que o cruzamento de carrapatos de populações do táxon Amblyomma cajennense provenientes de diferentes regiões geográficas, apresentavam desempenho reprodutivo com taxa de fertilidade reduzida, podendo este táxon englobar um complexo de espécies diferentes, com subtipos determinados pela distribuição biogeográfica. Por estudos morfológicos, filogenéticos e de biogeografia, concluiu-se que este carrapato deveria ser diferenciado em seis clados definidos por regiões geográficas, todos pertencentes ao Complexo A. cajennense. Considerando este contexto, buscou-se neste estudo ampliar a base de conhecimentos acerca do genoma mitocondrial completo do carrapato Amblyomma sculptum, e diferenciá-lo do Amblyomma cajennense, ambos subtipos e pertencentes ao Complexo A. cajennense. Dentre os achados, destacam-se o gene ND5 e as regiões controle 1 e 2 com características que os credenciam a atuarem como marcadores moleculares evolutivos para a diferenciação destes dois subtipos de carrapatos. Análises comparativas futuras fazem-se necessárias com sequências mitogenômicas dos demais membros do Complexo A. cajennense. Na família Argasidae existem indivíduos que são morfologicamente de difícil identificação. Esta dificuldade ocorre tanto com espécimes adultos, quanto em estádios imaturos, constituindo assim, um importante obstáculo para o estabelecimento de arranjos taxonômicos mais precisos para esta família de carrapatos, sendo um ponto negativo para estudos filogenéticos e epidemiológicos. Desta forma, para o estudo referente à família Argasidae, realizou-se análises comparativa e filogenética do mitogenoma de Nothoaspis amazoniensis para com outros membros desta família, com o objetivo de promover uma melhor compreensão das inter- relações evolutivas entre os carrapatos argasídeos. Como conclusão, evidenciou-se que a abordagem filogenômica posicionou o mitogenoma de N. amazoniensis em um clado monofilético característico do arranjo taxonômico Cladísta, englobado por representantes das regiões Afrotropical e Neotropical, com parasitismo específico em morcegos, o que pode ser um indicativo de um processo evolutivo de coevolução entre vetor e seu hospedeiro. Paralelamente, também se investigou para o N. amazoniensis, a interação parasita-hospedeiro baseando-se na presença de material genético proveniente da ação hematófaga realizado por este argasídeo em seus hospedeiros. O mitogenoma completo referente ao hospedeiro de N. amazoniensis foi sequenciado, montado e anotado, caracterizando-o como oriundo de animal membro da ordem Chiroptera. Por análise filogenética comparando esta sequência contra outras de representantes da Ordem Chiroptera, depositadas em bancos de dados biológicos, obteve-se a identificação desta em nível de gênero, denominando-a como Pteronotus sp. PV-RO-BRA. Considerando os dados referentes à coleta do argasídeo N. amazoniensis, e aos resultados apresentados para este morcego, neste estudo, conclui-se que o N. amazoniensis apresenta uma dependência evolutiva, não somente ao seu provável hospedeiro do gênero Pteronotus, mas de uma forma geral, ao conjunto de condições específicas ecológicas bióticas e abióticas encontradas em seu ecossistema. No atual estudo, a abordagem filogenômica e o estabelecimento de genomas mitocondriais completos, como estratégias moleculares, foram de fundamental importância na inferência filogenética de carrapatos pertencentes às famílias Ixodidae e Argasidae, como também, no estudo sobre a associação evolutiva entre o N. amazoniensis, seu hospedeiro e o ecossistema habitado.

Within the Ixodidae family, recent reports have described that the crossing of populations of ticks Amblyomma cajennense taxon from different geographical regions, had reproductive performance with reduced fertility rate, which taxon may comprise a complex of different species, with subtypes determined by biogeographical distribution. Per morphologic, phylogenetic and biogeography studies have concluded that this tick should be differentiated into six clades defined by geographic regions, all belonging to the compound A. cajennense. In this context, this study targeted to expand the knowledge base about the complete mitochondrial genome of the tick Amblyomma sculptum, and differentiate it from Amblyomma cajennense, both subtypes and belonging to Complex A. cajennense. Among the findings, we can highlight the ND5 gene and control regions 1 and 2 which characteristics qualify them to act as evolutionary molecular markers for differentiation of these two subtypes of ticks. In the future is necessary more comparative analyzes with mitogenomics sequences of other members of the complex A. cajennense. In Argasidae family there are individuals who are morphologically difficult to identify. This difficulty occur in both, adult specimens and immature stages, then creating a major obstacle to the establishment of more precise taxonomic arrangements for this family of ticks, with a negative point for phylogenetic and epidemiological studies. Therefore, in the study relating to Argasidae family, it was carried comparative and phylogenetic analyzes of mitogenome of Nothoaspis amazoniensis to other members of this family, targeting a better understanding of the evolutionary interrelationships between ticks argasids. In conclusion, it was shown that the phylogenomic approach placed the mitogenome N. amazoniensis in a monophyletic clade typical of a taxonomic arrangement Cladist comprised by representatives of Afrotropical and Neotropical regions, with specific parasitism in bats, which may indicate an evolutionary process of coevolution between vector and its host. At the same time, it was also investigated for N. amazoniensis, the parasite-host interaction taking in account the presence of genetic material from hematophagous action performed by this argasid in their hosts. The complete mitogenome referring to the host of N. amazoniensis was sequenced, assembled and annotated, characterizing it as originated from an animal member of the order Chiroptera. Through phylogenetic analysis, comparing this sequence against other sequences of representatives of Chiroptera order, placed in biological databases, it was obtained an identification of this sequence in the genus level, terming it as Pteronotus sp. PV-RO-BRA. Considering the data regarding the collection of argasid N. amazoniensis, and the results presented for this bat in this study it was concluded that N. amazoniensis presents an evolutionary dependence, not only to the probable host Pteronotus gender, but in general, to the set of ecological specific conditions, biotic and abiotic, found in its ecosystem. In the current study, the phylogenomic approach and the establishment of complete mitochondrial genomes, as molecular strategies, have been of fundamental importance in the phylogenetic inference of ticks belonging to the Ixodidae and Argasidae families, as well as in the study of the evolutionary association between N. amazoniensis, its host and the ecosystem inhabited.