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Tipo: Tese
Título: Evolução cariotípica em diferentes grupos de Formicidae
Karyotypical evolution in several groups of Formicidae
Autor(es): Mariano, Cléa dos Santos Ferreira
Abstract: Com o objetivo de avaliar a contribuição dos cromossomos no conhecimento dos processos evolutivos em Formicidae, foram realizados estudos citogenéticos em diferentes espécies neotropicais e analisadas informações relativas a citotaxonomia, evolução do cariótipo e padrões de especiação de formigas, focalizando as relações que existem entre a citogenética e a biogeografia. Ênfase foi dada em grupos pertencentes às subfamílias Formicinae (gênero Camponotus) e Ponerinae (gêneros Typhlomyrmex e Pachycondyla). Os resultados contribuíram para uma análise global (focalizando evolução e citogenética), sucessivamente, dos referidos gêneros, da tribo Ponerini, de diversas subfamílias e da família Formicidae no seu conjunto. As espécies dos gêneros Typhlomyrmex e Pachycondyla foram coletadas nos estados da Bahia, Minas Gerais e São Paulo no Brasil, e em duas localidades na Guiana Francesa. A técnica empregada de coloração convencional proporcionou a caracterização numérica e morfológica dos cariótipos, que variaram de 2n=12-100. Foram analisadas, entre outros caracteres, a variação de número máximo e mínimo de cromossomos/gênero, as relações entre o número de cromossomos metacêntricos (M) e acrocêntricos (A) e a direção da evolução cariotípica. No gênero Camponotus, a evolução do cariótipo segue dois tipos de ciclos de rearranjos cromossômicos: ciclo de inversão-fusão e ciclo de fissão-inversão. A variação cariotípica encontrada em diferentes populações de Typhlomyrmex rogenhoferi sugere a ocorrência de um modelo clinal, seguindo portanto um padrão biogeográfico clássico normalmente utilizado para descrever variações em caracteres morfológicos ou de coloração. Dentro dos agrupamentos propostos para as espécies de Pachycondyla, o grupo Pachycondyla (Pachycondyla) tem as espécies com os mais elevados números cromossômicos, com cromossomos bem pequenos, e na sua maioria, acrocêntricos. As espécies-irmãs Pachycondyla crenata e P. mesonotalis devem ter sofrido um processo de especiação no qual a alteração morfológica não acompanhou a alteração cariotípica, com cariótipos divergindo apenas na morfologia de um par de cromossomos, e onde a especiação traduz certamente uma adaptação divergente de nicho ecológico. Por isso, ambas são freqüentemente observadas em simpatria hoje. Esses resultados permitiram propor uma nova hipótese para a evolução do cariótipo em Formicidae baseando-se em conceitos da biogeografia e nas particularidades biológicas desta família de insetos sociais, onde o ponto central é a discussão da importância da estrutura cromossômica do genoma no processo de diferenciação dos taxa em diversas situações nesta família. Com relação à evolução cariotípica da família Formicidae concordamos com a teoria proposta por Imai e colaboradores de que seja muito provável que o cariótipo ancestral dos formicídeos seja composto por um número baixo de cromossomos. Durante o processo evolutivo, este cariótipo sofreu diferentes tipos de ciclos de rearranjos, dos quais as fissões cêntricas e as inversões pericêntricas foram os mais freqüentes. A evolução cariotípica não apresenta um único padrão para todas as subfamílias. Há gêneros com espécies que apresentam cariótipos uniformes e outros muito diversos cariotipicamente. O grau de diversidade cariotípica é mais elevado nas espécies das subfamílias consideradas filogeneticamente mais primitivas (Myrmeciinae e Ponerinae) e diminui nos grupos considerados mais derivados (Atta e Acromyrmex) e também naqueles que sofreram ampla radiação (Camponotus e Pheidole). Entre as Ponerinae, existe certamente um número maior do que se imaginava de espécies crípticas de Pachycondyla que se encontram com freqüência em simpatria. Alterações cromossômicas têm importância nos processos de especiação, atuando como um mecanismo de isolamento reprodutivo ou quando os rearranjos, ao alterar a morfologia dos cromossomos e, conseqüentemente, a localização dos genes no genoma, alteram também sua expressão. Os estudos citogenéticos são de fundamental importância no entendimento dos processos evolutivos em formigas, em particular dos eventos que levam à diferenciação de novos taxa.
To evaluate the contribution of chromosomal structure to the knowledge of the evolutionary processes among the Formicidae, cytogenetic studies on several neotropical ant species were carried out together with analysis of information relative to cytotaxonomy, karyotype evolution and patterns of ant speciation, focusing on the links which exist between cytogenetics and biogeography. Emphasis was given to some groups belonging to the Formicinae (genus Camponotus) and Ponerinae (genera Typhlomyrmex and Pachycondyla) subfamilies. The results were used for a general analysis (focusing on evolution and cytogenetics), successively, of the referred genera, of the tribe Ponerini, of several subfamilies and of Formicidae family as a whole. Species of the genera Typhlomyrmex e Pachycondyla were collected in the states of Bahia, Minas Gerais and São Paulo, Brazil, and in two localities of French Guyana. The staining conventional technique was applied for numerical and morphological characterization of the karyotypes, which varied from 2n=12-100. It was analyzed, among other characteristics, the variation between the minimum and maximum numbers of chromosomes per genus, the relation between the number of metacentric (M) and acrocentric (A) chromosomes and the sense of the karyotypical evolution. In Camponotus, the evolution follows two types of cycles of chromosomal rearrangements: cycle of inversion-fusion and cycle of fusion-inversion. The karyotypical variation which was found in different populations of Typhlomyrmex rogenhoferi suggests the occurrence of a clinal phenomenon, which thus follows a classical biogeographic pattern normally used to explain variations on morphological or color characters. Among the groupings suggested for the Pachycondyla species, the group Pachycondyla (Pachycondyla) has the species with the higher, and generally acrocentric, chromosome numbers, all of very small sizes. The sister-species Pachycondyla crenata and P. mesonotalis have certainly suffered a speciation process in which the morphological modifications did not follow that of the karyotypes, with their karyotypes divergent only by the morphology of one chromosome pair, and where the speciation translate certainly a divergent adaptation to the ecological niche. For that reason, both are frequently found in sympatry today. These results allowed to formulate a new hypothesis for the evolution of the karyotype in Formicidae, based on biogeographic concepts and on the biological particularities of this family of social insects, where the main point is the discussion about the importance of the chromosomal structure of the genome in taxa differentiation process in distinguished situations in the family. Concerning the karyotypical evolution of the Formicidae family, we agree with the theory formulated by Imai and collaborators in which it is highly probable that a small chromosome number compounded the ancestral karyotype of ants. During the evolutionary process, this karyotype suffered different sorts of cycles of rearrangements where centric fission and pericentric inversion were most frequent. The evolution of the karyotype does not show a unique pattern for the all subfamilies. There are genera that show uniform karyotypes and others very diverse for this point of view. The degree of karyotypical diversity is higher in subfamilies considered as more primitive phylogenetically (Myrmeciinae and Ponerinae) and decreases in the groups seen as more derived (Atta and Acromyrmex), as well as in those which suffered a large radiation (Camponotus and Pheidole). Among the Ponerinae, there are certainly a larger number of cryptic Pachycondyla than imagined until now, and frequently in sympatric situation. Chromosomal alterations are important in the speciation process, acting as reproductive isolation mechanisms or when the rearrangements, which cause chromosome morphology alteration and, consequently, of the genes localization in the genome, change their expression too. Cytogenetic studies are fundamentally important to understand the evolution processes among ants, and the events that originate new taxa differentiation.
Palavras-chave: Filogenia
Formicidae
Citogenética
Biogeografia
Pachycondyla
Camponotus
CNPq: Ciências Biológicas
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: MARIANO, Cléa Santos Ferreira. Evolução cariotípica em diferentes grupos de Formicidae. 2004. 171f. Tese (Doutorado em Entomologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2004.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9965
Data do documento: 17-Fev-2004
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