A análise do conteúdo gênico do cromossomo Y em 12 espécies de Drosophila com genoma sequenciado em 2008 mostrou que o Y é pouco conservado entre espécies e está em processo de aquisição de genes, o que contradiz o modelo atual de evolução de cromossomos sexuais que o descreve como um homólogo degenerado do X, com constante perda de genes. Este resultado inicial incitou o estudo espécies adicionais de Drosophila e de gêneros próximos. Uma dificuldade relevante para obtenção de espécimes é que muitos grupos taxonômicos de drosofilídeos não estão disponíveis nos “stock-centers”, e seus hábitos de vida são pouco conhecidos. Muitas espécies são encontradas na natureza associadas a fungos, flores, ou exsudados vegetais, e raramente são atraídas por isca com banana fermentada, que é o método usual de coleta de drosofilídeos. Os objetivos do presente trabalho foram: I) analisar o conteúdo gênico do cromossomo Y de drosofilídeos provenientes de substratos “não usuais”, II) determinar substratos de desenvolvimento larval e identificar espécies novas, e III) analisar a composição de bases de genes no Y. Os resultados revelam a natureza dinâmica de aquisição e perdas de genes do cromossomo Y na família Drosophilidae que, em poucos casos, inclui um movimento de todo o cromossomo (p.e., fusão do Y a um autossomo). Descrevemos uma nova espécie, Drosophila calatheae, cuja larva se desenvolve em flores do gênero Calathea (Marantaceae). Uma segunda espécie, provisoriamente codificada como Drosophila I4, e cujas larvas também se desenvolvem nessas flores, está em fase de descrição. A partir de análise morfológica, nenhuma dessas duas espécies pôde ser incluídas em algum dos grupos de espécies conhecidos. Uma filogenia molecular preliminar com dois genes do cromossomo Y (kl-3 and kl-5) sugere que ambas pertencem à radiação virilis-repleta e que D. calatheae tem relações (morfológicas e moleculares) com as espécies do grupo bromeliae. A análise do conteúdo GC de genes no Y mostrou que genes neste cromossomo são enriquecidos em AT em relação a genes autossômicos, e esta diferença na composição de bases é proporcional ao tempo que um gene está presente no Y. Portanto, o conteúdo GC pode servir como ferramenta no estudo da evolução do cromossomo Y ao determinar o estado ancestral de um gene (autossômico vs. ligado ao Y) e datar o movimento de genes entre esses dois compartimentos genômicos / The analyses of the Y chromosome gene content in 12 Drosophila species whose genome were sequenced in 2008 showed that the Y is not well conserved among species and is currently in the process of acquiring genes, contradicting the current model of sex chromosome evolution that describes the Y as a degenerate homolog of the X, in constant gene loss. This initial result prompted the study of additional Drosophila species and related genera. One of the difficulties in obtaining specimens is the fact that drosophilids from many taxonomic groups are not available in stock- centers and little is known about their ecology. Many species are found in nature associated with fungi, flowers, or plant exudates, and are rarely attracted to baits with fermented banana, the usual method of collecting drosophilids. The objectives of this study were: I) analysis of the Y chromosome gene content of species from \"unusual\" substrates, II) determination of drosophilids breeding / larval development sites, and III) analysis of the base composition of genes in the Y chromosome. The results emphasize the Y-chromosome dynamic nature of genes acquisition and loss in the family Drosophilidae, including a few cases of whole chromosome movements (p.e., Y-autosome fusion). We describe a new species, Drosophila calatheae, whose larvae develop in flowers of the genus Calathea (Marantaceae). Drosophila I4 (to be described) also breeds in these flowers. None of these two species could be included in a known taxonomic group of species. A phylogeny with two Y-chromosome genes (kl-3 and kl-5) suggests that they belong to the virilis-repleta radiation and D. calatheae is related to the bromeliae group. Analysis of base composition of Y-chromosome genes shows that they are AT-rich when compared to autosomal genes, and this difference is proportional to the time that a gene has been in the Y. Thus, GC content can be a tool to study the evolution of this chromosome

A análise do conteúdo gênico do cromossomo Y em 12 espécies de Drosophila com genoma sequenciado em 2008 mostrou que o Y é pouco conservado entre espécies e está em processo de aquisição de genes, o que contradiz o modelo atual de evolução de cromossomos sexuais que o descreve como um homólogo degenerado do X, com constante perda de genes. Este resultado inicial incitou o estudo espécies adicionais de Drosophila e de gêneros próximos. Uma dificuldade relevante para obtenção de espécimes é que muitos grupos taxonômicos de drosofilídeos não estão disponíveis nos “stock-centers”, e seus hábitos de vida são pouco conhecidos. Muitas espécies são encontradas na natureza associadas a fungos, flores, ou exsudados vegetais, e raramente são atraídas por isca com banana fermentada, que é o método usual de coleta de drosofilídeos. Os objetivos do presente trabalho foram: I) analisar o conteúdo gênico do cromossomo Y de drosofilídeos provenientes de substratos “não usuais”, II) determinar substratos de desenvolvimento larval e identificar espécies novas, e III) analisar a composição de bases de genes no Y. Os resultados revelam a natureza dinâmica de aquisição e perdas de genes do cromossomo Y na família Drosophilidae que, em poucos casos, inclui um movimento de todo o cromossomo (p.e., fusão do Y a um autossomo). Descrevemos uma nova espécie, Drosophila calatheae, cuja larva se desenvolve em flores do gênero Calathea (Marantaceae). Uma segunda espécie, provisoriamente codificada como Drosophila I4, e cujas larvas também se desenvolvem nessas flores, está em fase de descrição. A partir de análise morfológica, nenhuma dessas duas espécies pôde ser incluídas em algum dos grupos de espécies conhecidos. Uma filogenia molecular preliminar com dois genes do cromossomo Y (kl-3 and kl-5) sugere que ambas pertencem à radiação virilis-repleta e que D. calatheae tem relações (morfológicas e moleculares) com as espécies do grupo bromeliae. A análise do conteúdo GC de genes no Y mostrou que genes neste cromossomo são enriquecidos em AT em relação a genes autossômicos, e esta diferença na composição de bases é proporcional ao tempo que um gene está presente no Y. Portanto, o conteúdo GC pode servir como ferramenta no estudo da evolução do cromossomo Y ao determinar o estado ancestral de um gene (autossômico vs. ligado ao Y) e datar o movimento de genes entre esses dois compartimentos genômicos / The analyses of the Y chromosome gene content in 12 Drosophila species whose genome were sequenced in 2008 showed that the Y is not well conserved among species and is currently in the process of acquiring genes, contradicting the current model of sex chromosome evolution that describes the Y as a degenerate homolog of the X, in constant gene loss. This initial result prompted the study of additional Drosophila species and related genera. One of the difficulties in obtaining specimens is the fact that drosophilids from many taxonomic groups are not available in stock- centers and little is known about their ecology. Many species are found in nature associated with fungi, flowers, or plant exudates, and are rarely attracted to baits with fermented banana, the usual method of collecting drosophilids. The objectives of this study were: I) analysis of the Y chromosome gene content of species from \"unusual\" substrates, II) determination of drosophilids breeding / larval development sites, and III) analysis of the base composition of genes in the Y chromosome. The results emphasize the Y-chromosome dynamic nature of genes acquisition and loss in the family Drosophilidae, including a few cases of whole chromosome movements (p.e., Y-autosome fusion). We describe a new species, Drosophila calatheae, whose larvae develop in flowers of the genus Calathea (Marantaceae). Drosophila I4 (to be described) also breeds in these flowers. None of these two species could be included in a known taxonomic group of species. A phylogeny with two Y-chromosome genes (kl-3 and kl-5) suggests that they belong to the virilis-repleta radiation and D. calatheae is related to the bromeliae group. Analysis of base composition of Y-chromosome genes shows that they are AT-rich when compared to autosomal genes, and this difference is proportional to the time that a gene has been in the Y. Thus, GC content can be a tool to study the evolution of this chromosome

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Transposable elements (TEs) are DNA fragments that can move within and between genomes causing great impact on the evolution of organisms. The hAT superfamily belongs to class II, subclass I of TEs and despite having originally been described in insects and plants, it is now known that these elements have a wide distribution and are diverse in many groups of higher organisms. Phylogenetic studies show that this superfamily is very ancient and its occurrence in these groups may be related to events of horizontal transfer (HT). This work was performed in order to estimate possible cases of hATs elements' HT. The elements homo1 and howilli2 described by Ortiz and Loreto in 2009 in D. willistoni and D. mojavensis species were searched in Neotropical Drosophila genomes using PCR with degenerate primers and because they are very similar elements and described in distantly related species, it was suggested that these elements might be being transmitted horizontally. Amplification was detected in 18 of the 34 species analyzed and these elements showed a patch distribution and incongruities with the TEs and host species' phylogeny, suggesting possible cases of HT. In addition, the estimated divergence of sequences found showed that these elements are or recently were active in the genomes that were investigated. Thus, our results demonstrate that these elements could be in an expansion process in Neotropical drosophilid genomes due to the large amount of HT events observed. / Elementos transponíveis (TEs) são fragmentos de DNA que podem se mover dentro e entre genomas, causando grande impacto na evolução dos organismos. A superfamília hAT pertence a classe II, subclasse I dos TEs e apesar de originalmente terem sido descritos em insetos e plantas, hoje se sabe que esses elementos possuem uma ampla distribuição e são diversos em muitos grupos de organismos superiores. Estudos filogenéticos demonstram que esta superfamília é muito antiga e que sua ocorrência nesses grupos pode estar relacionada a eventos de transferência horizontal (TH). Este trabalho foi realizado com a finalidade de estimar possíveis casos de TH entre elementos hATs. Os elementos homo1 e howilli2, descritos por Ortiz e Loreto em 2009, nas espécies D. willistoni e D. mojavensis, foram buscados nos genomas de Drosophila Neotropicais por meio de PCR com primers degenerados, e por se tratarem de elementos muito similares e descritos em espécies distantemente relacionadas, foi sugerido que esses elementos poderiam estar sendo transmitidos horizontalmente. Das 34 espécies analisadas, houve amplificação em 18, e esses elementos apresentaram uma distribuição descontínua e incongruências com a filogenia das espécies hospedeiras, o que sugere eventos de TH. Além disso, a estimativa de divergência das sequências encontradas revelou que esses elementos são ou foram ativos muito recentemente nos genomas em que foram investigados. Sendo assim, nossos resultados demonstram que esses elementos podem estar em processo de expansão nos genomas de drosofilídeos Neotropicais devido a grande quantidade de eventos de TH que foram observados.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Transposable elements (TEs) are DNA regions that can move within and between genomes, causing great impact on the host organisms. The Tc1-Mariner superfamily stands out for being, probably, the DNA transposons superfamily with greater distribution in nature, being ubiquitous in eukaryotes. In part of this work, we characterize elements of the mariner family in Neotropical drosophilids, which were obtained through amplification with degenerated primers. The primers were designed for the catalytic domain region of mariner transposase allowing amplification of a wide range of mariner-like sequences. A sum of twenty-three species have mariner-like sequences belonging to three subfamilies (mellifera, mauritiana and irritans). These elements present a patchy distribution and incongruences with the host phylogeny, suggesting horizontal transmission events between drosophilids and even between drosophilids and species of other families, subfamilies and orders. Moreover, some sequences present open reading frames, conserved catalytic motifs and evidence for the action of a strong purifying selection, which suggest yhat they originated from active elements. In another part of the work, we characterize Paris-like elements (belonging to Tc1 family), through searches in the twelve Drosophila genomes available. These searches, enabled us to find five new Paris-like elements (one in D. ananassae, one in D. pseudoobscura, one in D. persimilis, one in D. mojavensis and one in D. willistoni), with a copy number ranging from two to seven. Three species have putatively active elements. The evolutionary analysis of these elements suggests that they have envolved through vertical transmission associated with some events of stochastic loss in the analysed species. / Elementos transponíveis (TEs) são regiões do DNA que podem se mover dentro e entre genomas, causando grande impacto na evolução dos organismos. A Superfamília Tc1-Mariner se destaca por ser, provavelmente, a superfamília de transposons de DNA com maior distribuição na natureza, sendo ubíqua em eucariotos. Em parte desse trabalho, caracterizamos elementos da família mariner em drosofilideos Neotropicais para os quais obtivemos amplificação com primers degenerados. Os primers foram construídos na região do domínio catalítico da transposase de mariner o que permite amplificar uma ampla gama de sequências relacionadas à mariner. Um total de 23 espécies apresentou sequências relacionadas à mariner pertencentes a três subfamílias (mellifera, mauritiana e irritans). Esses elementos apresentaram uma distribuição descontínua e incongruências com a filogenia das espécies hospedeiras, o que sugere eventos de transmissão horizontal entre drosofilideos e, até mesmo entre drosofilideos e espécies de outra família, superfamília e ordem. Além disso, algumas sequências apresentaram um quadro aberto de leitura, os motivos catalíticos conservados e uma forte seleção purificadora atuando, o que sugere que esses elementos sejam provenientes de elementos ativos. Em outra parte do trabalho, caracterizamos as sequências relacionadas ao elemento Paris (pertencentes à família Tc1), com buscas nos doze genomas de Drosophila disponíveis. Nessas buscas,foram encontrados cinco novos elementos relacionados à Paris (um em D. ananassae, um em D. pseudoobscura, um em D. persimilis, um em D. mojavensis e um em D. willistoni), com um número de cópias variando de dois a sete. Três espécies apresentaram elementos potencialmente ativos. A análise evolutiva desses elementos sugere que estão sendo mantidos por transmissão vertical, com alguns eventos de perda estocástica nas espécies analisadas.

The biodiversity that exists in our planet is huge and far from being known. Most of the times the techniques that are used in species identification are based in the morphology of the specimens, and the description is a time-consuming work, that is limited to specialists. At contrast, DNA Barcode is intended to be a fast and accessible tool, which proposes the use of a standard DNA sequence encompassing the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene, with the aim of identifying species from already described sequences and discovering new species. Nevertheless, its efficiency is based on the diagnosis of specific properties, as monophyly of the intraspecific sequences and the existence of a Barcode gap between intra and interspecific variation. In this study, we tested the efficacy of the DNA Barcode in the identification/discovery of mycophagous drosofilid species belonging to the genera Hirtodrosophila, Mycodrosophila and Zygothrica. The specimens were collected throughout the southern Brazil, specially in the Santa Catarina and Rio Grande do Sul states, which totalized 10 collection points and 177 individuals. After morphological identification, total DNA was extracted and the COI (cytochrome oxidase c subunit I) and COII (cytochrome oxidase c subunit II genes) were amplified and sequenced, holding a total of 117 and 137 sequences, respectively, which were analyzed through phenetic and phylogenetic methods. A total of 33 different morphotypes were encountered and, with the collections it was possible to realize that the mycophagous genera Hirtodrosophila, Mycodrosophila and Zygothrica are well distributed throughout the Southern Brazilian Region. Furthermore, many species have here their first description for the sampled region. The molecular analyses revealed the existence of a Barcode gap between the intra and the interspecific distances, although there was an overlap between the interespecific congeneric and intergeneric variation, prperties which hamper clear generic delimitation but stimulate DNA Barcode utilization for species designation. The phenograms/phylogenies obtained through the algorithms of Neighbor- Joining/Bayesian Inference also have shown that despite the reciprocal monophyly presented by the different species, the three genera were shown as polyphyletic within Drosophilidae. In this sense, we suggest here that the DNA Barcode technique is effective in the mycophagous species discrimination, but not in genera differentiation. In fact, the application of this technology for this group of species revealed straightforward utility in cryptic species discrimination when the analysis of morphological characters is not precise, mainly due to the exclusive existence of females. Moreover, our data show the importance of joining DNA Barcode with morphological data, which may help in the delimitation or even in the differentiation of likely new species. / A biodiversidade existente em nosso planeta é imensa e ainda está longe de ser conhecida. As técnicas utilizadas na identificação de espécies baseiam-se, muitas vezes, na morfologia dos espécimes, e sua descrição é um trabalho que demanda conhecimento e tempo, limitando-se à especialistas. Em contrapartida, com a intenção de ser uma ferramenta mais rápida e de fácil acesso, o DNA Barcode propõe o uso de uma sequência padronizada de DNA do gene mitocondrial citocromo c oxidase subunidade I (COI) com o objetivo de identificar espécimes a partir de espécies já descritas e descobrir novas espécies. Para sua efetividade, entretanto, é preciso que propriedades como o monofiletismo das sequências intraespecíficas e a existência de um gap entre as variações intra e interespecíficas sejam diagnosticadas. Neste trabalho, nós testamos a eficácia desta técnica para a identificação/descoberta de espécies de drosofilídeos micófagos dos gêneros Hirtodrosophila, Mycodrosophila e Zygothrica. Os espécimes foram obtidos a partir de coletas realizadas na região Sul do Brasil, em especial, nos estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul, totalizando 10 pontos de coleta e 177 indivíduos. Após a identificação morfológica, o DNA total foi extraído e os genes COI (citocromo c oxidase subunidade I) e COII (citocromo c oxidase subunidade II) foram amplificados e sequenciados, obtendo-se 117 e 137 sequências, respectivamente, que foram posteriormente analisadas através de métodos fenéticos e filogenéticos. Um total de 33 diferentes morfotipos foi encontrado e, pelas coletas, pode-se perceber que os gêneros micófagos Hirtodrosophila, Mycodrosophila e Zygothrica são bem distribuídos na região Sul. Muitas espécies, inclusive, têm aqui seu primeiro registro de coleta para a região. As análises moleculares revelaram a existência de um Barcode gap entre as distâncias intra e interespecíficas, porém com a presença de sobreposição das distâncias interespecíficas congenéricas e intergenéricas, propriedade que dificultam a clara delimitação dos gêneros, mas estimulam sua utilização para a designação das espécies. Os fenogramas/filogenias obtidos pelos algoritmos de Neighbor-Joining/Análise Bayesiana também mostraram que, a despeito da monofilia recíproca apresentada pelas diferentes espécies, os três gêneros apresentam-se polifiléticos dentro de Drosophilidae. Neste sentido, sugere-se aqui que a técnica seja efetiva na discriminação de espécies, mas não de gêneros diferentes. De fato, a aplicação da técnica de DNA Barcode para este grupo de organismos revelou a sua utilidade em auxiliar na discriminação entre espécies crípticas quando a análise de caracteres morfológicos não se faz precisa, principalmente pela existência exclusiva de fêmeas. Além disso, nossos dados demonstram a importância de agregar o DNA Barcode a dados de morfologia, o que pode auxiliar na deliminação ou até levar à diferenciação de prováveis espécies novas.