Citogenética clássica e molecular de formigas neotropicais | Classical and Molecular cytogenetics of Neotropical ants

A citogenética compreende o estudo do cariótipo das espécies por meio de técnicas clássicas (número e morfologia dos cromossomos e bandamentos) e moleculares (por exemplo hibridização in situ fluorescente - FISH). Os estudos citogenéticos, clássicos e moleculares, em formigas têm grande aplicabilidade em áreas como evolução, conservação de espécies e na taxonomia. O conceito de taxonomia integrativa evidencia a importância da integração de dados de diversas áreas da ciência para auxiliar na delimitação de espécies. Dados citogenéticos moleculares empregando FISH para localização de genes ribossomais em formigas neotropicais são escassos e disponíveis apenas para 25 espécies. A maioria das espécies apresentou um par cromossômico carreador desses genes, exceto Dinoponera gigantea e Camponotus renggeri. Esses genes mostraram-se ricos em pares de bases GC em praticamente todas as espécies, com exceção de Dolichoderus voraginosus. A aplicação dos estudos citogenéticos moleculares para a compreensão da evolução cromossômica e auxilio a resolução taxônomica demonstrado até o momento em Formicidae, mostra a relevância da extensão de estudos que visem o mapeamento físico de genes rDNA nas diferentes espécies de formigas. Assim, no primeiro capítulo foi realizado a FISH para mapeamento físico de genes ribossomais 18S em 10 espécies de formigas neotropicais com representantes em três subfamílias (Ponerinae, Formicinae, Myrmicinae), além do emprego da técnica de coloração com o fluorocromo CMA 3 , com o intuito de verificar a composição de bases desses genes. No segundo capítulo, seguindo a proposta da taxonomia integrativa, foram estudadas por meio da citogenética clássica e molecular quatro espécies de Gnamptogenys (Ectatominae), sendo uma delas, a Gnamptogenys striatula, uma espécie de ampla complexidade taxonômica. Todas as quatorze espécies estudadas apresentaram um par carreador dos genes rDNA 18S que coincidiram com as regiões ricas em pares GC, semelhante a maioria das espécies estudadas. Em Wasmannia auropunctata e Camponotus atriceps foi observado um heteromorfismo sutil do tamanho das regiões de rDNA 18S que pode ter origem por duplicações/deleções devido à crossing-over desigual. Polimorfismos cromossômicos envolvendo regiões de genes ribossomais 18S foram observados em Odontomachus bauri e Gnamptogenys regularis, que podem ter origem por duplicações/deleções dessas sequências gênicas repetitivas. Esses dados são inéditos em formigas. Os genes rDNA 18S localizados na região pericentromérica de um par metacêntrico na formiga cultivadora de fungo Myrmicocrypta sp. pode indicar uma característica ancestral nesse grupo. A localização dos genes rDNA 18S observada em Acromyrmex echinatior representa uma evidência de uma inversão cromossômica em Acromyrmex. Os números cromossômicos e fórmulas cariotípicas observadas nas quatro Gnamptogenys spp. foram: 2n=24 (18m+6sm) em G. triangularis de Araponga-MG, 2n=26 (24m+2sm, 25m+1sm) em G. regularis de Ponte Nova-MG, 2n=32 (20m+10sm+2st) em G. striatula do Rio de Janeiro-RJ, 2n=34 (18m+8sm+8st, 18m+7sm+9st) em G. striatula de Petrópolis-RJ, 2n=34 (18m+8sm+8st) em G. moelleri de Viçosa-MG e Petrópolis-RJ e 2n=44 (22m+14sm+8st) em G. moelleri de Açailândia-MA. Em G. striatula de Petrópolis foi observado um polimorfismo cromossômico no par cromossômico 17, que pode ter sido originado de duplicações devido à crossing-over desigual ou translocações. Embora G. moelleri apresente caracteres morfológicos bem estabelecidos, a população de Açailândia apresentou nítidas variações cromossômicas em relação às populações de Viçosa e Petrópolis, sugerindo que essas podem ser espécies crípticas e isso deve ser melhor investigado. Diferenças cariotípicas foram observadas entre as populações de G. striatula do Rio de Janeiro e Petrópolis demonstrando que a citogenética pode ser uma ferramenta útil na resolução dos problemas taxonômicos dessa espécie.

Cytogenetics includes the study of the karyotype of the species through classical techniques (number, morphology of chromosomes, and banding) and molecular techniques (e.g. fluorescence in situ hybridization - FISH). The classical and molecular cytogenetics studies have widely applied in evolution, species conservation and taxonomy. The definition of integrative taxonomy highlights the importance of integrating data from different areas of science to assist the delimitation of species. Molecular cytogenetic data that have used FISH to physically map the ribosomal genes of Neotropical ants are scarce, and such data are available for only 25 species. Most species showed a single pair of NOR bearers, except Dinoponera gigantea and Camponotus renggeri. These genes are rich in GC base pairs in practically all species, with the exception of Dolichoderus voraginosus. The application of molecular cytogenetic studies to the understanding of chromosome evolution and aid to the taxonomic resolution demonstrated to date in Formicidae shows the relevance of the extension of studies aimed at the physical mapping of rDNA genes in the different ant species. Thus, in the first chapter, FISH was used to physical map 18S ribosomal genes in ten Neotropical ant species with representatives of three subfamilies (Ponerinae, Formicinae, Myrmicinae). In addition, the CMA 3 fluorochrome staining technique was performed, in order to verify the base composition of these genes. . In the second chapter, following integrative taxonomy proposal, four species of Gnamptogenys (Ectatominae) were studied through classical and molecular cytogenetics. One of them was Gnamptogenys striatula, which has a complex taxonomy. All fourteen studied species showed a pair of 18S rDNA bands that coincided with GC-rich regions, similar to the most of the species already studied. In Wasmannia auropunctata and Camponotus atriceps, a small heteromorphism in the size of the 18S rDNA regions was observed, which may have origin in duplications/deletions due to unequal crossing-over between homologous chromosomes. Chromosomal polymorphisms involving 18S ribosomal genes regions were observed in Odontomachus bauri and Gnamptogenys regularis, which may have origin in duplications/deletions of these repetitive genetic sequences. These data are inedited in ants. The 18S rDNA genes located in the pericentromeric region of a metacentric pair on the fungus-growing ant Myrmicocrypta sp. may indicate an ancestral characteristic in this group. The location of the 18S rDNA genes observed in Acromyrmex echinatior represents an evidence of a paracentric inversion in Acromyrmex. The karyotypes observed in the four Gnamptogenys spp. were: 2n=24 (18m+6sm) in G. triangularis from Araponga- MG, 2n=26 (24m+2sm, 25m+1sm) in G. regularis from Ponte Nova-MG, 2n=32 (20m+10sm+2st) in G. striatula from Rio de Janeiro-RJ, 2n=34 (18m+8sm+8st, 18m+7sm+9st) in G. striatula from Petrópolis-RJ, 2n=34 (18m+8sm+8st) in G. moelleri from Viçosa-MG and Petrópolis-RJ and 2n = 44 (22m + 14sm + 8st) in G. moelleri from Açailândia-MA. In G. striatula from Petrópolis, a chromosomal polymorphism was observed in pair 17, which may have origin in duplications due to unequal crossing-over or translocations. Although G. moelleri presented well defined morphological characters, the population of Açailândia presented distint chromosomal variations in relation to those of Viçosa and Petrópolis, suggesting that these may be cryptic species and which should be further investigated. Karyotype differences were observed between populations of G. striatula from Rio de Janeiro and Petrópolis, indicating that cytogenetics may be an auxiliary tool for solving taxonomic problems of this species.

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