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Rio de Janeiro 2014

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Tese (Doutorado) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes. Filogenia e biogeografia dos Tetraodontidae com ênfase no gênero Colomesus (GILL, 1885). Doutorado em Biociências) - Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014. 43 Figura 12 - Exemplo de resultados obtidos com as metodologias utilizadas. diafanizado; B, Sphoeroides testudineus, preparo manual; C, Sphoeroides marmoratus USNM.405094, radiografia digital. fotografia da região da cauda; C e D, ilustrações anatômicas de A e B, respectivamente.

D en E, caudale endoskelet van Triodon macropterus van Lagocephalus laevigatus (aangepast van Tyler, 1980); F e G, caudaal endoskelet van Sphoeroides testudineus PNT.UERJ.393 van Colomesus psittacus PNT.UERJ.387.

Figura 1 -  Diversidade morfológica de algumas das famílias que compõem a Ordem dos  Tetraodontiformes
Figura 1 - Diversidade morfológica de algumas das famílias que compõem a Ordem dos Tetraodontiformes

Relações filogenéticas dos Tetraodontiformes

Recentemente, com o desenvolvimento de análises moleculares para fins filogenéticos, Holcroft (2005) e Alfaro et al. 2007) utilizou vários marcadores como o gene nuclear RAG1 e os genes mitocondriais 12S e 16S para determinar as relações filogenéticas entre vários grupos de Tetraodontiformes. Trabalho recente sobre esta abordagem foi feito por Yamanoue et al. 2008), que discutiu as relações filogenéticas entre os grupos que compõem a ordem Tetraodontiformes por meio de análises mitogênicas. As hipóteses filogenéticas apresentadas até o momento podem ser observadas na Figura 3 e na proposta de Yamanoue et al.

Figura 3 - Hipóteses filogenéticas alternativas dos Tetraodontiformes
Figura 3 - Hipóteses filogenéticas alternativas dos Tetraodontiformes

A Família Tetraodontidae

Tetraodontidae ou "peixes infladores" são conhecidos mundialmente por sua capacidade de inflar seus corpos ingerindo ar ou água em resposta a situações estressantes. Além disso, são caracterizados pela tetrodotoxina (TTX), uma potente neurotoxina que bloqueia o fluxo de íons Na+ através de canais dependentes de voltagem obtidos pelo indivíduo através dos alimentos ou sintetizados por bactérias simbióticas presentes na pele ou no trato digestivo dos peixes. (Oliveira et al., 2006). Trabalhos que estudariam as relações filogenéticas na família não são comuns, embora sejam conhecidos.

2011) é o único trabalho focado especificamente nas relações filogenéticas entre os Tetraodontidae, apresentando uma ampla abordagem mitogenômica e utilizando dados já disponíveis, bem como sequências obtidas originalmente.

Figura 5 - Mapa de ocorrência de 21.775 registros da família Tetraodontidae
Figura 5 - Mapa de ocorrência de 21.775 registros da família Tetraodontidae

O DNA mitocondrial e seu uso na sistemática molecular

Como ferramenta de análise, a Sistemática Molecular tem tido grande impacto nas áreas da Sistemática e da Taxonomia através dos estudos e identificação de novos táxons (Suneetha et al., 2000; Castro et al., 2004), bem como na análise. de análises filogenéticas de relacionamento desses grupos (Hills et al., 1996), que atualmente ocupam posição de destaque na biologia molecular e evolutiva, principalmente devido ao desenvolvimento de novas tecnologias de acesso a informações contínuas no DNA (Li et al., 2007) . Estudos recentes apontam para o amplo uso de tecnologias moleculares nas discussões das relações filogenéticas entre Actinopterygii, como por exemplo o estudo de Lavoué et al. 2003), que apresenta uma filogenia para a superfamília Mormyroidea baseada no gene ativador da recombinação nuclear RAG2, no gene da proteína ribossômica S7 e nos genes mitocondriais 12S, 16S e Citocromo B (CytB); o estudo de Hrbek et al. 2006), que analisa as relações dos Poeciliinae (Cyprinodontiformes) com base nos genes 12S, 16S, CytB e subunidades 1 e 2 do NADH; e o estudo de Holcroft (2005), que examina as relações filogenéticas dos Tetraodontiformes com base nos genes RAG1, 12S e 16S. Os avanços biotecnológicos, especialmente na última década, permitiram maior acesso ao sequenciamento da molécula completa de mtDNA (~16 Kb) e, a. Desde então, vários estudos se seguiram, como as análises de Yamanoue et al.

2008 e 2011) estudando as relações filogenéticas de Tetraodontiformes ou a abordagem mitogenômica apresentada por Li et al. 2007), investigando relações filogenéticas dentro dos Actinopterygii, com base em análises completas do genoma de organismos modelo, como os peixes Danio rerio (Cyprinidae) e Takifugu rubripes (Tetraodontidae).

Figura 7 - Representação esquemática do DNAmt de Polypterus ornatipinnis
Figura 7 - Representação esquemática do DNAmt de Polypterus ornatipinnis

Análises mitogenômicas versus análises parciais

Nesse sentido, abordagens recentes, como os estudos de Nixon & Carpenter (1996), Lecointre & Deleporte (2000 e 2005) e Detai & Lecointre (2005), incluem comparações entre os resultados de análises mitogenômicas e análises parciais de regiões específicas de mtDNA, buscando a convergência de eventos cladogenéticos compartilhados nos resultados obtidos pelas diferentes bases de dados utilizadas.

Os Tetraodontidae como modelo de evolução genômica em

Essas características fazem com que os Tetraodontidae tenham sido consistentemente utilizados em estudos de evolução do genoma de vertebrados, sendo propostos como organismos modelo por Brenner et al. Dentre os estudos recentes nesta área, destaque deve ser dado àqueles que observam o sinal filogenético na análise da evolução de aglomerados Hox comparados ao mesmo conjunto de genes em diferentes grupos de vertebrados, conforme estudos de Amores et al. . Genes Hox ou Homeobox são genes que codificam fatores de transcrição diretamente relacionados à expressão ou silenciamento de genes que controlam o desenvolvimento morfológico de segmentos corporais de metazoários, fungos e plantas.

Figura 8 – Filogenia dos Cordados e os Tetraodontidae
Figura 8 – Filogenia dos Cordados e os Tetraodontidae

O gênero Colomesus Gill, 1885

Esta representa a única espécie de Tetraodontidae encontrada em ambientes de água doce na América do Sul, e apesar de ser relativamente bem aceita, não representa nenhum estudo anatômico e/ou filogenético que considere exemplares de diferentes localidades onde é registrado seu aparecimento. Do ponto de vista biogeográfico, Colomesus asellus representa um modelo para o estudo do processo de colonização de ambientes de água doce realizado por grupos originalmente marinhos que atualmente fazem parte da rica diversidade da Amazônia, como Tetraodontidae, Achiridae e Potamotrygonidae. Portanto, até que ponto esse processo de colonização foi convergente ou divergente entre esses grupos é uma das lacunas que ainda permanece aberta na biogeografia da região amazônica.

A Evolução Geológica das Bacias do Amazonas

O seu registo sedimentar é predominantemente marinho no Cretáceo superior e é coberto no norte por sedimentos fluviais (Pindell e Tabbutt 1995; Villamil 1999; Ruiz et al. 2007). As condições continentais/fluviais foram restauradas na bacia do foreland andino (Wesselingh et al. 2006a) durante o Baixo Oligoceno, quando a drenagem do Amazonas se apresentava como um sistema fluvial semelhante ao atual, mas. Durante a transição Oligoceno-Mioceno (~24 Ma), a taxa de subsidência na Amazônia ocidental excedeu a taxa de sedimentação (Christophoul et al.

A bacia do arco posterior dos Andes foi submersa e o sistema lagunar Pebas se expandiu pelas bacias do Acre e do Solimões, cobrindo uma área de mais de 1x106 km2 (Wesselingh et al. 2002).

Figura 10 – Diagrama esquemático da evolução continental da bacia amazônica
Figura 10 – Diagrama esquemático da evolução continental da bacia amazônica

Objetivogeral

Objetivos específicos

Colomesus asellus *PNT.UERJ.396 Tocantins River, Brasilien 30,84 mm Colomesus asellus *PNT.UERJ.397 Tocantins River, Porto Nacional,. Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.393 Rio de Janeiro, Brasilien 143 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.394 Rio de Janeiro, Brasilien 137 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.416 Santos, Brasilien 127.2 mm te Sphoeroides te Sphoeroides.PJNT. 417 Santos, Brasilien 80,57 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.418 Santos, Brasilien 118,40 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.419 Santos, Brasilien 91,68 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ. *PNT. UERJ.421 Santos, Brasilien 80,25 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.422 Santos, Brasilien 133,06 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.423 Santos, Brasilien 107,38 mm Sphoeroides 4UERJ.422 es testudineus * PNT.UERJ.425 Santos, Brasilien 87,62 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.426 Santos, Brasilien 88,59 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ .427 Santos, Bertioga Channel,. Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.436 Rio de Janeiro, Bracuhy, Brasilien 90,89 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.438 Rio de Janeiro, Bracuhy, Brasilien 96,65 mm Sphoeroides testudineus *PNT.UERJ.tostuoides Brazil 176, Sphoeroides testudineus. Testudineus *pnt.Uerj.447 Santos, Estuary, Brasilien 163,84 mm Sphoeroides testudineus *pnt.uerj.450 Santos, Estuary, Brasilien 182.66 mm sphoeroides testudineus *pnt.uerj.451 Santos, Estuary, Brasil 146.02 MM SPHOOOUS TESTUDOUS * 342988 Kyst NW for Cayo Paredon.

Lagocephalus laevigatus *PNT.UERJ.453 Santos, Estuário, Brasil 212,34 mm Lagocephalus laevigatus *PNT.UERJ.454 Santos, Estuário, Brasil 153,56 mm Lagocephalus laevigatus *PNT.UERtos, E45. boca *PNT UERJ.456 Santos, Estuário, Brasil 89,65 mm Lagocephalus laevigatus DZ.UERJ.329 Praia de Itaipú, Niterói, Brasil 170 mm Lagocephalus laevigatus DZ.UERJ.1070 Pirambú, Sergipe, Brasil 69.Z jan. Rio de Laevigatus 69 Jan. iro, Brasil 20 mm.

Figura  11  -  Mapa  da América  do  Sul  com  as  localidades de  coleta  assinaladas  em  verde
Figura 11 - Mapa da América do Sul com as localidades de coleta assinaladas em verde

Análises morfológicas

  • Preparação anatômica
  • Preparação manual/dermestídeos
  • Diafanização
  • Radiografia digital
  • Sistemática filogenética

Mergulhe em solução de alizarina (solução de KOH + alizarina) por 4 a 12 horas para corar o tecido ósseo. Alternativamente, o álcool pode ser substituído por uma solução de KOH para evitar a deformação de amostras mais frágeis. Definições e delimitações priorizadas em uma análise filogenética, como por exemplo os termos “caráter” e “estado de caráter”, ainda são amplamente discutidas e o consenso permanece distante.

Nesse sentido, segundo Sereno (2007), o termo “caráter” é aqui utilizado para definir uma característica morfológica hereditária, ou seja, um estado observável e expresso como variável independente na análise (Sereno, 2007).

Análises moleculares

Filogenia e biogeografia dos Tetraodontidae

  • Marcadores moleculares
  • Amostragem taxonômica
  • Sistemática molecular
  • Estimativa do tempo de divergência
  • Análises biogeográficas

As sequências foram editadas e alinhadas utilizando o software BioEdit 7.053 (Hall, 1999) utilizando o recurso ClustalW (Thompson et al., 1994). Um exemplo dessa dificuldade pode ser visto no trabalho de Yamanoue et al. 2011) (Figura 7) que, mesmo possuindo uma árvore representativa dos Tetraodontidae, apenas discute eventos de colonização continental. S-DIVA (Yu et al., 2010) é baseado na Análise de Vicariância de Dispersão (DIVA) (Ronquist, 1997), um método simples e rápido para reconstruir estados ancestrais com base em um modelo biogeográfico simples que estima o custo da duplicação superestima e eventos de extinção necessários para reconstruir a distribuição terminal dos táxons (Ronquist, 2003).

Além disso, outra fonte de incerteza diz respeito à otimização de nós próximos à raiz da árvore, onde diversas distribuições igualmente esparsas são constantemente propostas (Ronquist, 1997; Nylander et al., 2008).

Filogeografia do gênero Colomesus

  • Marcadores moleculares
  • Testes de extração de DNA
  • Determinação da concentração do DNA
  • Reação de polimerização em cadeia (PCR)

Vicariance biogeography: A critique: a symposium of the American Museum of Natural History System Discussion Group. Basin development and tectonic history of the Ilano Basin, Eastern Cordillera and Middle Magdalena Valley, Colombia. Late Miocene initiation of the Amazon River and the Amazon deep-sea fan: Evidence from the Foz do Amazonas basin.

Late Miocene initiation of the Amazon River and the Amazon deep-sea fan: Evidence from the Foz do Amazonas Basin: Reply. Past and present origins of the Amazon River. PhD thesis, University of North Carolina at Chapel Hill, 2009. NOACK, K.; ZARDOYA, R.; MEYER, A. Complete Mitochondrial DNA Sequence of Bichiri (Polypterus Ornatipinnis), a Basal Ray Fish: Ancient.

A review of the Tertiary non-marine mollusc fauna of the Pebasian and other interior basins of northwestern South America. Cenozoic palinspastic reconstruction, palaeogeographic evolution and hydrocarbon setting of the northern margin of South America. On the Classification of the Fishes of the Suborder Pletognathi; with notes and descriptions of new species from specimens in the British Museum collection.

Evolution of the Amazon Basin in Ecuador with special reference to hinterland tectonics: Zircon rift track data. Zoological Journal of the Linnean Society, 2003, v. Late Eocene marine incursion into northwestern South America. A diagnosis of the two species of South American pufferfish (Tetraodontidae, Plectognathi) of the genus Colomesus.

Overview and reconstructions of the tetraodontiform fishes from the Eocene of Monte Bolca, Italy, with commentary on related Tertiary taxa. A new cryptic species of South American freshwater pufferfish of the genus Colomesus (Tetraodontidae), based on both morphology and DNA data.”

Tabela 2 - Sequências de iniciadores utilizados para a amplificação das regiões 16S  e COI
Tabela 2 - Sequências de iniciadores utilizados para a amplificação das regiões 16S e COI

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Figura 1 -  Diversidade morfológica de algumas das famílias que compõem a Ordem dos  Tetraodontiformes
Tabela 1 -  Listagem de material utilizado.........................................................
Figura 1 - Diversidade morfológica de algumas das famílias que compõem a Ordem  dos Tetraodontiformes
Figura 3 - Hipóteses filogenéticas alternativas dos Tetraodontiformes
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Referências

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