Revelando os Processos de Diversificação Cariotípica em Primatas Neotropicais por FISH

Transcrição

1 Revelando os Processos de Diversificação Cariotípica em Primatas Neotropicais por FISH Edivaldo Herculano C. de Oliveira Instituto Evandro Chagas Universidade Federal do Pará

2 REVELANDO OS PROCESSOS DE DIVERSIFICAÇÃO CARIOTÍPICA EM PRIMATAS NEOTROPICAIS POR FISH Prof. Dr. Edivaldo Herculano C. de Oliveira Instituto Evandro Chagas Universidade Federal do Pará

3 INTRODUÇÃO Mais de 120 espécies. Diversidade morfológica. Menor espécie: Cebuella pygmaea (15 cm, 130g) Maior espécie: Brachyteles arachnoides (150 cm, 12 Kg). Proposta: divisão em três famílias (Matsui and Hasegawa, 2012)

4 INTRODUÇÃO

5 INTRODUÇÃO Registros Fósseis Revisão de Dados Morfológicos Estudos Moleculares

6 INTRODUÇÃO

7 ESTUDOS CITOGENÉTICOS Grande variabilidade genética, com 2n variando de 16 a 62 Citogenética comparativa: trouxe muitos dados nas últimas décadas, sobre organização genômica, evolução e sistemática. Em alguns gêneros (Alouatta, Aotus e Callicebus), os dados citogenéticos importantes para a proposição de suas relações taxonômicas intragenéricas atuais. A imensa diversidade cariotípica dificultou a análise da evolução cromossômica desse grupo por técnicas de bandeamento

8 ESTUDOS CITOGENÉTICOS Brachyteles arachnoides 2n=62 (Stanyon et al., 2001) Callicebus lugens 2n=16 (Bonvicino et al., 2003)

9 ESTUDOS CITOGENÉTICOS 2n=52 2n=16 2n=54 2n=44 2n=62 XY/XX? X 1 X 2 Y/X 1 X 1 X 2 X 2 X 1 X 2 Y 1 Y 2 /X 1 X 1 X 2 X 2 Ancestral comum

10 Citogenética Comparativa Citogenética Clássica: Técnicas de bandeamento cromossômico Limitações na identificação de rearranjos Dificuldades para análise de cariótipos muito diferentes Citogenética Molecular: Maior resolução. Diferentes aplicações estudos comparativos e de organização genômica Permite a comparação entre cariótipos muito distintos entre si.

11 Citogenética COMPARATIVA Experimentos baseados em hibridização in situ fluorescente (FISH) Diferentes tipos de sondas.

12 Citogenética Comparativa Diferentes tipos de sondas.

13 Citogenética Comparativa Construção de mapas de homologia. Identificação de rearranjos. Rearranjos raros Sinapomorfias Citotaxonomia Filogenia Citogenômica Neusser et al., 2001

14 UTILIZANDO OS DADOS OBTIDOS A PARTIR DA CITOGENÉTICA COMPARATIVA - FISH Um grande número de espécies de platirrinos já foi analisado por pintura cromossômica. Uso de rearranjos cromossômicos conservados entre elas como sinapomorfias. Rearranjos cromossômicos: marcadores em estudos filogenéticos. Base: homologia com cromossomos humanos

15 UTILIZANDO OS DADOS OBTIDOS A PARTIR DA CITOGENÉTICA COMPARATIVA - FISH de Oliveira et al., 2005

16 UTILIZANDO OS DADOS OBTIDOS A PARTIR DA CITOGENÉTICA COMPARATIVA - FISH Alguns rearranjos são exclusivos para espécies de uma determinada linhagem, funcionando como sinapomorfias e marcadores em estudos filogenéticos. Apesar da grande variabilidade, o estudo de muitas espécies de platirrinos permitiu a proposição de um cariótipo ancestral hipotético, do qual é possível derivar todos os outros cariótipos.

17 DEFINIÇÃO DO CARIÓTIPO ANCESTRAL

18 DEFINIÇÃO DO CARIÓTIPO ANCESTRAL Conservação de algumas associações plesiomórficas (Mamíferos): 3/21, 14/15 Quebra do grupo sintênico HSA 1 em três segmentos. Quebra da associação 3/21 em dois pontos, originando dois fragmentos do cromossomo HSA 3. Sinapomorfias: 8p/18, 2/16, 5/7 e 10/16,

19 O QUE A CITOGENÉTICA JÁ REVELOU SOBRE A EVOLUÇÃO CROMOSSÔMICA DE PLATIRRINOS? A partir do ancestral comum, as diferentes linhagens de Platirrinos sofreram rearranjos cromossômicos que tanto aumentaram, pela ocorrência de fissões cromossômicas, como diminuíram o número diplóide, por meio de fusões. Dados citogenéticos: importantes em programas de reprodução de algumas espécies

20 FAMÍLIA ATELIDAE Monofiletismo dos gêneros Alouatta, Lagothrix, Brachyteles e Ateles é inequivocamente apoiada por dados citogenéticos Fissão derivada do cromossomo 1a Fissão da associação 5/7 e posterior inversão 7/5/7 Fissão da associação 14/15 e fusão 4/15 Fissão do cromossomo 4 Inversão a associação 16/10 em 16/10/16/10*

21 FAMÍLIA ATELIDAE

22 FAMÍLIA ATELIDAE Ocorrência de fissões. Cariótipo ancestral do grupo com 62 cromossomos, semelhante ao observado em Brachyteles e Lagothrix. Após fissões ocorrência de fusões, em Alouatta, e em especial em Ateles (2n=32-34). Em Alouatta, formação de sistemas múltiplos de determinação sexual.

23 Manutenção de 2n=62 em Brachyteles e Lagothrix Ciclo de fusões diversas em Ateles, com 2n=32/34 Sinapomorfias: 1.HSA4 fissionado em três pares. 2.HSA1 fissionado em quatro pares. 3.Associação 10/16 invertida 4.Associação 5/7a fissionada em dois pares

24 FAMÍLIA ATELIDAE 2n=62 2n=32-34

25 FAMÍLIA ATELIDAE Gênero Alouatta: variabilidade cromossômica e complexos de espécies. Diferentes citótipos em Alouatta guariba, devido a fusões cêntricas.

26 FAMÍLIA ATELIDAE Sistemas Cromossômicos Múltiplos de Determinação Sexual, sequenciais

27 FAMÍLIA ATELIDAE Fusões e translocações deram origem a dois dos muitos citótipos observados no complexo de espécies, anteriormente conhecidos como subespécies de A. seniculus, e que agora foram elevadas ao nível de espécies.

28 FAMÍLIA PITHECIIDAE A associação 2/10 indica que os gêneros Pithecia, Cacajao e Chiropotes aparecem inequivocamente como grupo monofilético, como aceito pela maioria dos autores. Dentre os três, Cacajao e Chiropotes seriam gêneros irmãos, dividindo uma fissão no cromossomo 5, e uma fusão 20/15/14. A presença da inversão 16/10/16/10, observada em Atelidae e em Callicebus, pode indicar proximidade filogenética entres esses grupos

29 FAMÍLIA PITHECIIDAE Finotello et al., 2010

30 FAMILIA CEBIDAE Gênero Cebus: algumas espécies teriam cariótipo derivado do ancestral hipotético por uma inversão (14/15/14). O clado dos Callithrichidae apresenta seu monofiletismo bem apoiado pelas associações 2/15, 13/9, 13/22 e 13/17. A fusão 1/10 reforça a proximidade de Callimico goeldi com gêneros desse clado. A associação 2/15 sugere a proximidade de Saimiri.

31 Amaral et al., 2008

32 Neusser et al., 2001

33 FAMILIA CEBIDAE Neusser et al., 2001

34 GÊNEROS Aotus e Callicebus As relações filogenéticas entre Aotus e Callicebus e outros gêneros de platirrinos sempre foi motivo de discordância. Os dados cromossômicos indicam uma grande quantidade de autapomorfias que dificultam sua associação com outros gêneros. Callicebus: inversão 16/10/16/10 em cinco das seis espécies analisadas, indicativo de proximidade com clado Atelidae/Pithecidae? Presença de associação 1/10 em Aotus e Callicebus: homoplasia?

35 GÊNEROS Aotus e Callicebus

36 GÊNEROS Aotus e Callicebus 203 Fig. 3 Idiogram of Callicebus lugens (2n=16). The C. lugens chromosomes are numbered below and the hybridization with human chromosome paints isindicated to the left signals, while chromosomes 6, 7, 8, 11, 15, 19, and 22 each showed two signals. When a single chromosome ishybridized by multiple paints, contiguous segments represent associations of homologous syntenic clusters of the reference species. As anticipated from a species with an extremely low diploid number, the C. lugens chromosomes painted by multiple human chromosome probes produced a high number of associations (34) of human-homologous chromosomes or chromosome segments: 1/3, 1/4, 1/5, 1/13, 1/15, 1/19, 2/ 12, 2/16 (twice), 2/21, 2/22 (twice), 3/9, 3/15, 3/20, 3/21, 4/9, 5/7, 6/8, 7/15, 7/16, 8/10, 10/11 (twice), 10/16 (thrice), 10/19, 11/19, 11/22, 12/13, 14/15, 17/20, and 17/ 22. The telomeric probe produced bright signals at the telomeres of most chromosomes (Fig. 2h), but no

37 FILOGENIA CROMOSSÔMICA

38 CROMOSSOMOS X DADOS MOLECULARES Perelman et al., 2011 / Wildman et al., 2009

39 CONCLUSÕES FISH: permitiu o esclarecimento dos processos que ocorreram durante a divergência cariotípica. O grande número de espécies analisadas permitiu a definição do provável cariótipo ancestral do grupo. Ocorreram ciclos de fissões e fusões nas diferentes linhagens. Houve também translocações recíprocas e nãorecíprocas, inclusive envolvendo o par sexual. Identificação de importantes sinapomorfias.

40 PERSPECTIVAS Utilização de sondas derivadas de BACs para determinação de pontos de quebra em comum, e reforço de sinapomorfias ou diferenciação de homoplasias. Determinação de ocorrência de rearranjos intracromossômicos, que aumentarão o número de caracteres que podem ser utilizados em análises filogenéticas.

41 PERSPECTIVAS Xiaobo et al., 2015

42 AGRADECIMENTOS

43 OBRIGADO