Columbidae é uma família da Classe Aves, Ordem Columbiformes que inclui os pombos, pombas e rolas e compreende cerca de 300 espécies, distribuída em todos os continentes. Devido a diversidade deste grupo, espécies desta família foram alvos de vários estudos, incluindo citogenéticos. Apesar de que a maioria dos estudos citogenéticos em espécies da família Columbidae foram baseados apenas na citogenética clássica (coloração convencional e bandeamentos cromossômicos), resultados interessantes foram observados, tais como a variação do número diploide e a ocorrência de rearranjos intercromossômicos e intracromossômicos. Estes estudos influenciaram na escolha da família Columbidae para o desenvolvimento desta Tese. Nas últimas décadas houve um grande esforço para reconstruir a filogenia das aves atuais, mas a análise dos cariótipos através de técnicas de citogenética molecular, tais como a pintura cromossômica ainda limita-se a poucas ordens. Considerando que a última revisão dos dados citogenéticos é de 2007, no capítulo I realizamos uma revisão sobre o genoma das Aves, incluindo dados de citogenética clássica e molecular. No capítulo II nós realizamos a caracterização do cariótipo de nove espécies da família Columbidae, sendo que uma delas foi descrita pela primeira vez (Geotrygon violacea) e mapeamos a distribuição de sequências repetitivas (rDNA 18S e microssatélites). No capítulo III realizamos a pintura cromossômica comparative em quatro espécies da família Columbidae (Zenaida auriculata, Columba livia, Columbina picui e Leptotila verreauxi). A pintura cromossômica foi realizada utilizando sondas cromossomo-específica de Gallus gallus (GGA), Leucopternis albicollis (LAL) e de Z. auriculata (ZAU). As sondas de ZAU foram desenvolvidas durante o doutorado sanduíche relalizado na Universidade de Cambridge (2017). A pintura cromossômica com as sondas de GGA e ZAU demonstraram a conservação da maioria dos macrocromossomos, exceto a fusão entre os cromossomos ancestrais 6 e 7 em L. verreauxi. Entretanto, os sinais de hibridização das sondas de ZAU foram mais intensos do que GGA. As sondas de LAL confirmaram os resultados obtidos com as sondas de GGA e ZAU, mas revelaram também uma complexa reorganização do cromossomo homólogo ao GGA1 nas quatro espécies analisadas, involvendo inversões paracêntricas e pericêntricas. Além disso, inversões nos cromossomos homólogos ao GGA2 foram identificadas em C. picui e L. verreauxi. A ocorrência da reorganização dos cromossomos homólogos ao GGA1 nas quatro espécies analisadas neste capítulo e em espécies da Ordem Passeriformes analisados previamente, corroboram com a recente proposta de divergência das Neoaves (Columbea e Passerea). No capítulo IV realizamos a pintura cromossômica com as sondas de ZAU e GGA na espécie Jacana jacana (Charadriiformes), com o objetivo de verificar a eficiência das sondas desenvolvidas durante o doutorado sanduíche. Observamos sinais de hibridização mais intensos para as sondas de ZAU do que GGA, o que diminui o viés na interpretação dos dados. Também identificamos uma extensa reorganização cromossômica na espécie J. jacana, que em comparação com dados da literatura, demonstra que espécies da Ordem Charadriiformes passaram por uma evolução cromossômica exclusiva. Os resultados desta Tese demonstram que distintos rearranjos ocorreram durante a evolução cromossômica das espécies da família Columbidae e também na espécie J. jacana. Além disso, as sondas de ZAU mostraram-se como uma importante ferramente para comparações cromossômicas em espécies de Aves, principalmente Neoaves. / Columbidae is a family of Class Aves, Order Columbiformes that includes the pigeons, doves and rolas and comprises about 300 species, distributed in all the continents. Due to the diversity of this group, species of this family were the targets of several studies, including cytogenetics. Although most cytogenetic studies on species of the Columbidae family were based only on classical cytogenetics (conventional staining and chromosomal banding), interesting results were observed, such as diploid number variation and the occurrence of interchromosomal and intrachromosomal rearrangements. These studies influenced the choice of the Columbidae family for the development of this thesis. In recent decades there has been a great effort to reconstruct the phylogeny of current birds, but the analysis of karyotypes through molecular cytogenetic techniques such as chromosome painting is still limited to a few orders. Considering that the last revision of the cytogenetic data is from 2007, in chapter I we conducted a review on the genome of Birds, including classical and molecular cytogenetic data. In chapter II we performed the karyotype characterization of nine species of the Columbidae family, one of which was described for the first time (Geotrygon violacea) and mapped the distribution of repetitive sequences (18S rDNA and microsatellites). In Chapter III we performed comparative chromosome painting on four species of the family Columbidae (Zenaida auriculata, Columba livia, Columbina picui and Leptotila verreauxi). Chromosome painting was performed using chromosome-specific probes from Gallus gallus (GGA), Leucopternis albicollis (LAL) and Z. auriculata (ZAU). The ZAU probes were developed during the “Doutorado sanduiche” at the University of Cambridge (2017). The chromosome painting with GGA and ZAU probes demonstrated the conservation of most of the macrochromosomes except the fusion between the ancestral chromosomes 6 and 7 in L. verreauxi. However, hybridization signals from the ZAU probes were more intense than GGA. LAL probes confirmed the results obtained with the GGA and ZAU probes, but also revealed a complex rearrangement of the chromosome homologous to GGA1 in the four species analyzed, involving paracentric and pericentric inversions. In addition, inversions in chromosomes homologous to GGA2 were identified in C. picui and L. verreauxi. The occurrence of the reorganization of homologous GGA1 chromosomes in the four species analyzed in this chapter and in species of the Passeriformes Order analyzed previously, corroborate with the recent proposal of divergence of the Neoaves (Columbea and Passerea). In chapter IV we performed the chromosome painting with the ZAU and GGA probes in the Jacana jacana (Charadriiformes) species, with the objective of verifying the efficiency of the probes developed during the “Doutorado sanduiche”. We observed more intense hybridization signals for the ZAU probes than GGA, which reduces the bias in the interpretation of the data. We also identified an extensive chromosome reorganization in the J. jacana species, which, in comparison with literature data, shows that species of the Order Charadriiformes underwent a unique chromosomal evolution. The results of this thesis demonstrate that distinct rearrangements occurred during the chromosome evolution of the species of the family Columbidae and also in the species J. jacana. In addition, the ZAU probes proved to be an important tool for chromosome comparisons in species of Birds, especially Neoaves.

Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) é o maior gênero em número de espécies de Iridaceae. Este gênero ocorre em todo o continente americano, com o centro de origem e distribuição na América do Sul. Aproximadamente 35% das espécies de Sisyrinchium possuem flores com elaióforos que podem produzir óleos lipídicos como recompensa aos polinizadores. Suas espécies apresentam ampla diversidade morfológica intra e inter-populacional tornando a taxonomia de Sisyrinchium extremamente complicada. Classificações morfológicas dividem o gênero em oito seções, no entanto, recentes estudos filogenéticos identificaram nove clados que pouco se assemelham com as classificações taxonômicas prévias. Dentre os clados de Sisyrinchium, é importante destacar o clado V, formado por pelo menos duas seções: Lenitium e Scirpeocaris. Todas as espécies pertencentes a este clado possuem tricomas produtores de óleos florais (elaióforos) localizados na coluna estaminal. Visando contribuir para o conhecimento da biologia e evolução das espécies de Sisyrinchium, este estudo teve por objetivo investigar a evolução e características genéticas e citogenéticas de diferentes espécies de Sisyrinchium pertencentes ao clado V, além de aspectos da biologia reprodutiva para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. Dados de ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) foram obtidos para diferentes espécies do clado V de Sisyrinchium para acessar a variação genética, estrutura populacional e fluxo gênico entre espécies. Dados citogenéticos foram utilizados para determinar o número cromossômico destas espécies. Separadamente, S. sellowianum foi classificada em duas categorias morfológicas devido à variação das populações naturais observadas nesta espécie. Dados de ISSR, número cromossômico, morfologia e viabilidade polínica, além de aspectos reprodutivos foram utilizados para caracterizar as categorias morfológicas de S. sellowianum (CM-I e CM-II). Para o estudo de relacionamento filogenético entre as espécies do clado V de Sisyrinchium foi amostrado um número representativo de espécies com as características deste clado e amplificadas duas regiões de DNA, ITS (nuDNA) e trnQ-rps16(cpDNA). Do estudo filogenético, 4,37% dos caracteres foram filogeneticamente informativos, sendo a região ITS1 a mais informativa. As análises suportaram a monofilia das espécies S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum CM-II e S. scariosum. As demais espécies avaliadas não formaram grupos suportados. Os dados de ISSR indicam que as populações das diferentes espécies de Sisyrinchium encontram-se fortemente estruturadas (FST= θB= 0.51) e não apresentam correlação entre distância genética e geográfica. Três níveis de ploidia foram observados entre as espécies deste clado, com populações diploides (2n= 2x= 18), tetraploides (2n= 4x= 36) e hexaploides (2n= 6x= 54), sendo o número básico x = 9. As populações de S. sellowianum mostraram alta diferenciação genética (FST = 0.46, θB= 0.62). Em relação à distribuição da variação genética, foi observada maior variação intra-populacional (69%) que inter-populacional (31%) na CM-I, enquanto em CM-II, 61% da variação foi observada entre as populações e 39% intra-populacional. Também não foi observada correlação entre distância genética e geográfica para as populações de S. sellowianum. No entanto, uma correlação significativa foi observada entre distância genética e categoria morfológica das populações de S. sellowianum. Quanto ao número cromossômico, CM-I apresentou populações diploides (2n= 2x= 18) e tetraploides (2n= 4x= 36), enquanto CM-II apenas populações diploides (2n= 2x= 18). O estudo polínico revelou diferentes morfologias polínicas em cada categoria morfológica, além de correlação entre tamanho dos grãos de pólen e nível de ploidia na CM-I. As categorias morfológicas de S. sellowianum também se diferenciam em relação ao modo reprodutivo, CM-I é alógama, enquanto CM-II é autógama, não havendo formação de frutos em cruzamentos realizados entre as categorias morfológicas. A alta estruturação populacional pode ser explicada pela distância entre as populações, o que possivelmente reduz o fluxo gênico devido ao comportamento dos polinizadores. Os polinizadores descritos para as espécies de Sisyrinchium produtoras de óleos florais são abelhas coletoras de óleos da família Apidae, tribo Tapinotaspidini, as quais geralmente forrageiam áreas restritas. As categorias morfológicas de S. sellowianum são geneticamente e morfologicamente diferenciadas e refletem seus modos reprodutivos. Os resultados obtidos podem auxiliar na delimitação destas duas categorias morfológicas como duas espécies ou subespécies, o que foi fortemente suportado nas análises filogenéticas. A técnica de ISSR não foi capaz de discriminar as diferentes espécies de Sisyrinchium, assim como os dados obtidos de duas sequências de DNA, os quais discriminaram apenas algumas espécies. Estes estudos indicam que dados genéticos sozinhos não são capazes de delimitar as espécies deste clado, tornando necessária a utilização de diferentes técnicas e abordagens para obter dados evolutivos e de relacionamento filogenético mais acurado, como os gerados para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. / Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) is the largest in number of species of Iridaceae. This genus occurs throughout the American continent, with the center of origin and distribution in South America. Approximately 35% of Sisyrinchium species have flowers with elaiophores that can produce lipid oils as a reward to pollinators. Its species have a wide morphological diversity within and among populations making the taxonomy of Sisyrinchium extremely complicated. Morphological classifications proposed eigth sections to genus, however, recent phylogenetic studies identified nine clades do not correspond to the previous taxonomic classifications. Among the clades of Sisyrinchium, it is important to highlight the clade V, formed by at least two sections: Lenitium and Scirpeocaris. All species belonging to this clade possess trichomes producers of floral oils (elaiophores) located in the staminal column. Aiming to contribute for the understanding of the biology and evolution of Sisyrinchium species, this study investigated the evolution and genetic plus cytogenetic traits of different species belonging to the clade V, and aspects of reproductive biology for the two morphological categories of S. sellowianum. ISSR data were obtained for the different species of Sisyrinchium clade V in order to assess genetic variation, population structure and gene flow among species. Cytogenetic data were used to determine the chromosome number of these species. Separately, S. sellowianum was classified into two categories due to morphological variation in natural populations observed in this species. ISSR data, chromosome number, morphology and viability pollen plus reproductive parameters were used to characterize the morphological categories of S. sellowianum (MC-I and MC-II). To evidence the phylogenetic relationships among species of Sisyrinchium of clade V a representative number of species was sampled with the characteristics of this clade and amplified two DNA regions, ITS (nuDNA) and trnQ-rps16 (cpDNA). Concerning the phylogenetic study, 4.37% of the characters were phylogenetically informative, with the ITS1 the most informative. The analysis supported the monophyly of the species S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum MC-II and S. scariosum. The other species did not form supported groups. ISSR data indicate that populations of different species of Sisyrinchium are strongly structured (FST= θB= 0.51) and no correlation between genetic and geographic distances. Three ploidy levels were observed among species of this clade, with diploid (2n= 2x= 18), tetraploid (2n= 4x= 36) and hexaploid (2n= 6x= 54) populations, with the basic number x = 9. The populations of S. sellowianum showed high genetic differentiation (FST = 0.46, θB= 0.62). Regarding the distribution of genetic variation, greater intra-population variation (69%) that inter-population (31%) was observed in MC-I, while the MC-II, 61% of the variation was observed among populations and 39% intra-population. Also no correlation between genetic and geographic distance was observed for the populations of S. sellowianum. However, a significant correlation between genetic distance and morphological category of the populations of S. sellowianum was observed. Regarding the chromosome number, MC-I showed diploid (2n= 2x= 18) and tetraploid (2n= 4x= 36) populations, while MC-II only diploid (2n= 2x= 18) populations. The pollen study revealed different pollen morphologies in each morphological category, and correlation between pollen pollen size and ploidy level in MC-I. Morphological categories of S. sellowianum also differ in relation to the reproductive mode, MC-I is alogamous, while MC-II is autogamous, with no fruit development in crosses made between morphological categories. The high population structure can be explained by distance among populations, which possibly reduces gene flow due to the behavior of pollinators. Pollinators described for the species of Sisyrinchium producing floral oils are oil-bees of the family Apidae, tribe Tapinotaspidini, which generally restricted foraging areas. Morphological categories of S. sellowianum are genetically and morphologically differentiated and reflect their mating systems. The results can assist in the delimitation of two morphological categories such as two species or subspecies, which was supported highly in phylogenetic analysis. The ISSR technique was not able to discriminate different species of Sisyrinchium, as well as the data obtained by the two DNA sequences, which discriminate only a few species. These studies suggest that genetic data alone are not able to delimit species of this clade, making necessary the use of different techniques and approaches to obtain evolutionary and phylogenetic relationship more accurate, as those generated for the two morphological categories of S. sellowianum.

Nos últimos anos, numerosas evidências da literatura científica têm atribuído ao hormônio nonapeptídico oxitocina (OXT) diversas ações sobre o comportamento animal. Para uma melhor compreensão desta associação, objetivou-se neste trabalho um estudo da evolução molecular da porção codificadora do gene do receptor da oxitocina (OXTR) em espécies da ordem Primates, assim como o desenho de uma rede gênica funcional da oxitocina, e sua análise ao longo de diversas linhagens de vertebrados. Obtivemos a sequência parcial de cDNA do gene OXTR para nove espécies de macacos do Novo Mundo, dado ausente na literatura até o momento. Associando estas informações à sequência de outras espécies de primatas que possuem o seu genoma descrito em banco de dados eletrônico, realizamos a comparação das porções codificantes do OXTR: entre 12 espécies de primatas para o éxon 3, e 17 espécies para o éxon 4. Descrevemos a ocorrência de 30 variações de códons não-sinônimas, distribuídas em 22 sítios diferentes. Evidenciamos o domínio intracelular 4 (IC4) como a região de menor conservação da proteína OXTR, respondendo por 46,6% (14/30) das variações observadas. De forma semelhante, este domínio apresentou o maior número de substituições moderadamente radicais, segundo critérios químicos (escore de Grantham). Identificamos três variações de sítios características, adjacentes a resíduos bastante conservados ao longo da filogenia por sua grande importância funcional. Uma análise de máxima verossimilhança códon-por-códon de sequências do gene OXTR em 38 espécies de vertebrados mostrou que a seleção negativa é a maior força agindo sobre o gene OXTR, embora 10% dos sítios apresentam um possível relaxamento. Metodologias da biologia de sistemas foram combinadas para o desenho de uma rede funcional da oxitocina, composta pelos genes AVP, AVPR1A, AVPR1B, ESR1, FOS, HCRT, OXT, OXTR, PRL, PRLH, PRLR e TRH. O nível de conservação destes 12 genes foi estudado em 36 espécies de vertebrados por meio da comparação das proteínas traduzidas com o seu homólogo humano. Identificaram-se dois grupos gênicos de padrão de conservação significativamente diferentes: um grupo mais conservado, associado à oxitocina (OXT), e um grupo mais diverso, relacionado à prolactina (PRL). / During the past years, many evidences from scientific literature have ascribed several actions over animal behaviour to the nonapeptidic hormone oxytocin (OXT). For a better understanding of this association, it was aimed on this research an assay on molecular evolution of the coding sequence of the oxytocin receptor gene (OXTR) on species from the order Primates, and also the design of an oxytocin gene network and its analysis through several vertebrate lineages. We obtained the partial sequence of cDNA from gene OXTR for nine species of New World monkeys, an unpublished data until present. Blending these informations to the sequence of other primates, available at genomic databases, we compared the coding regions of OXTR: among 12 primate species for exon 3, and 17 species for exon 4. We described 30 non-synonyms changes, distributed along 22 different sites. We found that intracellular domain 4 (IC4) has the lowest conservation rate of the OXTR protein, being responsible for 46,6% (14/30) of the observed variations. Likewise, this domain presented the highest number of moderately radical substitutions, according to chemical criteria (Grantham score). We identified three characteristic sites changes, located besides aminoacids highconserved for its great functional importance. A maximum-likelihood analysis by codon of the OXTR gene sequence on 38 vertebrate species showed that negative selection is the strongest power acting over the OXTR gene, although 10% of the sites are presented as possibly relaxed. Methodologies from systems biology were combined for design of an oxytocin functional network, composed by genes AVP, AVPR1A, AVPR1B, ESR1, FOS, HCRT, OXT, OXTR, PRL, PRLH, PRLR and TRH. Conservation levels from those 12 genes were studied on 36 vertebrate species by comparing the translated protein with its human homologous. Two assembling of genes showed conservation pattern significantly different: a more conserved group, associated to oxytocin (OXT), and a more diverse one, related to prolactin (PRL).

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física/Instituto de Química/ Instituto de Ciências Biológicas, 2011. / Submitted by Clarissa Pêgas e Souza (clarissapegas@hotmail.com) on 2011-09-02T14:19:12Z No. of bitstreams: 1 2011_RoniIvanRochadeOliveira.pdf: 1605120 bytes, checksum: 6ffad758e3979666c4f15ff2c49c4183 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-09-28T17:30:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_RoniIvanRochadeOliveira.pdf: 1605120 bytes, checksum: 6ffad758e3979666c4f15ff2c49c4183 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-09-28T17:30:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_RoniIvanRochadeOliveira.pdf: 1605120 bytes, checksum: 6ffad758e3979666c4f15ff2c49c4183 (MD5) / A evolução biológica é um tema de grande relevância para a biologia por estar relacionado ao conteúdo das diferentes áreas das ciências biológicas. Apesar desta importância, o tema evolução é mal compreendido ou assimilado de forma equivocada em muitos de seus conceitos. O uso de espaços não formais como estratégia de ensino é indicado como uma forma de diversificação da prática escolar e como meio para promover a aprendizagem nestes ambientes. Considerando estas questões, este trabalho teve como objetivo central investigar a possibilidade de utilização de espaços não formais como estratégia para o ensino de evolução. Para isso, esta pesquisa foi realizada com a aplicação de um questionário e com a investigação em um curso de extensão universitária, ambos voltados para professores em formação inicial que eram estudantes dos dois últimos semestres do curso de Licenciatura em Ciências Biológicas. O curso, assim como a pesquisa, teve como referência a teoria da Aprendizagem Significativa proposta por Ausubel e seus colaboradores (1980). Os resultados permitiram constatar que os espaços não formais não foram empregados para o ensino de evolução durante a formação inicial destes professores e que estes futuros profissionais não estavam seguros para abordar o tema utilizando-se desta estratégia sob o enfoque da teoria da aprendizagem significativa. Observou-se que os professores em formação inicial expressaram grande interesse na proposta de aliar o ensino de evolução à prática de campo realizada em espaços não formais. Além disso, verificou-se que o tema evolução é passível de ser ensinado em ambientes não formais na perspectiva da aprendizagem significativa, mas que este tipo de atividade requer alguns cuidados, por parte do professor, como a atenção ao arcabouço teórico dos estudantes e o conhecimento prévio das características do ambiente a ser utilizado para esta prática. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Biological evolution is a topic of great relevance to the biology. It is related to the content of the various areas of science biological. Despite this importance, the theme of evolution is poorly understood or assimilated in error in many of its concepts. The use of education non-formal space as strategy for teaching is indicated as a way diversification of school practice and as a means to promote learning in these environments. Considering these issues, this study had an important demonstrating that it is possible to use the non-formal space as a strategy for teaching evolution. For this, this research was performed by administering a questionnaire and the research in a university extension course, both facing teachers in basic formation who were students of the last two semesters of the Bachelor's Degree in Biological Sciences. The course, thus as research, reference was to the theory of learning Significant proposed by Ausubel and colleagues (1980). The Results showed that non-formal space were not used to the teaching of evolution during the initial training of teachers and these future professionals were not safe to approach the subject using this strategy under the approach to learning theory significant. It was observed that teachers in training expressed great interest in the proposal to combine the teaching of evolution to practice of fieldwork in non-formal. However, the topic is open to be taught in non- formal view of the significant learning, but that this type activity requires some care, by the teacher, as attention to the theoretical framework of prior knowledge of students and environmental characteristics to be used for this practice.

Uma análise comparativa dos tempos de divergência dos eventos de cladogênese dentro dos gêneros Proechimys, Thrychomys e Trinomys de equimiídeos, baseada em seqüências do gene mitocondrial citocromo b, revelou distintos padrões de diversificação para esses três gêneros. Em geral houve pouca sobreposição entre os eventos de diversificação dos três gêneros comparados. Tanto Proechimys quanto Trinomys comportam diversas linhagens antigas, que vêm se diferenciando desde o Mioceno Médio. Thrichomys apresentou indício de uma perda de linhagens entre o final do Mioceno e o início do Plioceno, que pode estar associada ao Grande Intercâmbio Biótico Americano. Esses dados sugerem que as oscilações climáticas podem ter afetado de maneira diversa, com distintas respostas, os diferentes biomas ocupados por esses três gêneros. Nossos dados sugerem que apenas um modelo de diversificação não pode explicar a diversidade neotropical, enfatizando a necessidade de abordagens com modelos mais complexos. Este estudo demonstra a importância de associar uma estrutura temporal às análises filogenéticas. Associar tempo a eventos de cladogênese permite inferir modelos de especiação e extinção, comparar taxas de evolução entre táxons e correlacionar esses eventos com processos geológicos, paleoclimáticos e biogeográficos. / Comparative analysis of divergence times for cladogenic events within the echimyid genera Proechimys, Thrychomys, and Trinomys, based on sequences of the mitochondrial cytochrome-b gene, revealed distinct patterns of diversification for these three genera. In general there was little overlap between the events of diversification of the three genera, when compared. Both Proechimys and Trinomys consist of several lineages which have become differentiated since the Middle Miocene. Thrichomys seems to have undergone a severe bottleneck, with the survival of a single lineage, which may be associated with the Great American Biotic Interchange. These data suggest that fluctuations in past climate may have affected differently, the different biomes occupied by these three genera. Our data suggest that a single speciation mode fails to explain Neotropical biodiversity, emphasizing the need for approaches using complex models. This study demonstrates the importance of associating a temporal framework to phylogenetic analyses. Relating cladogenesis and time allows testing of hypotheses about the mode of speciation and extinction, comparison of rates of evolution across taxa, and correlation of such events with important geological, paleoclimatic, and biogeographic processes.

Errantivirus compreende um grupo monofilético de retrotransposons com LTRs de insetos, caracterizados pela presença do gene env em adição aos genes gag e pol. Nos retrovírus a proteína Env é responsável pela sua infecciosidade, causando a fusão do vírion com a membrana da célula. Dados recentes sugerem que os Errantivirus se originaram a partir de um retrotransposon desprovido de gene env que incorporou um gene para proteína de fusão de baculovírus por um evento de recombinação. O gypsy é o Errantivirus mais estudado, possui propriedades infecciosas comprovadas e um padrão evolutivo complexo. Já o retroelemento gtwin, proximamente relacionado ao gypsy, foi recentemente descoberto através da análise in silico do genoma de Drosophila melanogaster e ainda é pouco estudado. Esse trabalho visa ampliar o conhecimento sobre a história evolutiva desses dois Errantivirus através de buscas in silico nos genomas de Drosophila e análises filogenéticas do gene env. Nós mostramos que gtwin possui distribuição restrita ao subgrupo melanogaster e sua filogenia mostra algumas incongruências em relação à filogenia das espécies hospedeiras, sugerindo transmissão horizontal. Para gypsy, mostramos um grande número de subfamílias distribuídas em diferentes grupos de Drosophila, podendo coexistir mais de uma subfamília no mesmo genoma. Múltiplos eventos de transmissão horizontal são inferidos, evidenciando o padrão evolutivo complexo desse retroelemento reportado por outros autores. Além disso, relatamos a existência de seqüências potencialmente codificadoras de Env funcional para a maioria das seqüências envolvidas em transmissão horizontal, para os dois elementos. Esses dados sugerem que essas seqüências podem ser retrovírus com capacidade de invadir novos genomas sem necessitar de vetor, suportando a hipótese sugerida por outros autores de que ondas infecciosas poderiam explicar o padrão evolutivo dos Errantivirus. / Errantivirus comprises a monophyletic group of insect LTR retrotransposons, which has an env gene in addition to gag and pol genes. In retroviruses, the Env protein is responsible for its infectious properties, causing the fusion of the virion to the cell membrane. Recent data suggest that Errantivirus have originated from a retrotransposon unprovided of env gene, which incorporated a fusion protein gene from baculovirus by a recombination event. Gypsy is the most studied Errantivirus, it has proved infectious properties and a complex evolution pattern. Otherwise, gtwin, closely related to gypsy, was recently found through in silico analysis of Drosophila melanogaster genome and it is still poorly studied. This work aim to amplify the knowledge about the evolutionary history of both gypsy and gtwin Errantivirus, through in silico genome search of Drosophila and phylogenetic analysis of the env gene. We show that gtwin has a distribution restricted to the melanogaster subgroup and its phylogeny shows incongruences with host species phylogeny, suggesting horizontal transmission events. Gypsy show a high number of subfamilies spread in different Drosophila groups and more than one subfamily can coexist in the same genome. Multiple events of horizontal transmission are inferred, making evident the complex evolution pattern of gypsy reported by some authors. Moreover, it was reported the existence of DNA sequences putatively encoding Env proteins in most of the sequences involved in horizontal transfer, for both gypsy and gtwin elements. Our data suggest these sequences can be retroviruses with capacity to invade new genomes without require a vector, corroborating the hypothesis suggested by other authors that infectious waves could explain the complex evolutionary pattern of Errantivirus.

Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) é o maior gênero em número de espécies de Iridaceae. Este gênero ocorre em todo o continente americano, com o centro de origem e distribuição na América do Sul. Aproximadamente 35% das espécies de Sisyrinchium possuem flores com elaióforos que podem produzir óleos lipídicos como recompensa aos polinizadores. Suas espécies apresentam ampla diversidade morfológica intra e inter-populacional tornando a taxonomia de Sisyrinchium extremamente complicada. Classificações morfológicas dividem o gênero em oito seções, no entanto, recentes estudos filogenéticos identificaram nove clados que pouco se assemelham com as classificações taxonômicas prévias. Dentre os clados de Sisyrinchium, é importante destacar o clado V, formado por pelo menos duas seções: Lenitium e Scirpeocaris. Todas as espécies pertencentes a este clado possuem tricomas produtores de óleos florais (elaióforos) localizados na coluna estaminal. Visando contribuir para o conhecimento da biologia e evolução das espécies de Sisyrinchium, este estudo teve por objetivo investigar a evolução e características genéticas e citogenéticas de diferentes espécies de Sisyrinchium pertencentes ao clado V, além de aspectos da biologia reprodutiva para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. Dados de ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) foram obtidos para diferentes espécies do clado V de Sisyrinchium para acessar a variação genética, estrutura populacional e fluxo gênico entre espécies. Dados citogenéticos foram utilizados para determinar o número cromossômico destas espécies. Separadamente, S. sellowianum foi classificada em duas categorias morfológicas devido à variação das populações naturais observadas nesta espécie. Dados de ISSR, número cromossômico, morfologia e viabilidade polínica, além de aspectos reprodutivos foram utilizados para caracterizar as categorias morfológicas de S. sellowianum (CM-I e CM-II). Para o estudo de relacionamento filogenético entre as espécies do clado V de Sisyrinchium foi amostrado um número representativo de espécies com as características deste clado e amplificadas duas regiões de DNA, ITS (nuDNA) e trnQ-rps16(cpDNA). Do estudo filogenético, 4,37% dos caracteres foram filogeneticamente informativos, sendo a região ITS1 a mais informativa. As análises suportaram a monofilia das espécies S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum CM-II e S. scariosum. As demais espécies avaliadas não formaram grupos suportados. Os dados de ISSR indicam que as populações das diferentes espécies de Sisyrinchium encontram-se fortemente estruturadas (FST= θB= 0.51) e não apresentam correlação entre distância genética e geográfica. Três níveis de ploidia foram observados entre as espécies deste clado, com populações diploides (2n= 2x= 18), tetraploides (2n= 4x= 36) e hexaploides (2n= 6x= 54), sendo o número básico x = 9. As populações de S. sellowianum mostraram alta diferenciação genética (FST = 0.46, θB= 0.62). Em relação à distribuição da variação genética, foi observada maior variação intra-populacional (69%) que inter-populacional (31%) na CM-I, enquanto em CM-II, 61% da variação foi observada entre as populações e 39% intra-populacional. Também não foi observada correlação entre distância genética e geográfica para as populações de S. sellowianum. No entanto, uma correlação significativa foi observada entre distância genética e categoria morfológica das populações de S. sellowianum. Quanto ao número cromossômico, CM-I apresentou populações diploides (2n= 2x= 18) e tetraploides (2n= 4x= 36), enquanto CM-II apenas populações diploides (2n= 2x= 18). O estudo polínico revelou diferentes morfologias polínicas em cada categoria morfológica, além de correlação entre tamanho dos grãos de pólen e nível de ploidia na CM-I. As categorias morfológicas de S. sellowianum também se diferenciam em relação ao modo reprodutivo, CM-I é alógama, enquanto CM-II é autógama, não havendo formação de frutos em cruzamentos realizados entre as categorias morfológicas. A alta estruturação populacional pode ser explicada pela distância entre as populações, o que possivelmente reduz o fluxo gênico devido ao comportamento dos polinizadores. Os polinizadores descritos para as espécies de Sisyrinchium produtoras de óleos florais são abelhas coletoras de óleos da família Apidae, tribo Tapinotaspidini, as quais geralmente forrageiam áreas restritas. As categorias morfológicas de S. sellowianum são geneticamente e morfologicamente diferenciadas e refletem seus modos reprodutivos. Os resultados obtidos podem auxiliar na delimitação destas duas categorias morfológicas como duas espécies ou subespécies, o que foi fortemente suportado nas análises filogenéticas. A técnica de ISSR não foi capaz de discriminar as diferentes espécies de Sisyrinchium, assim como os dados obtidos de duas sequências de DNA, os quais discriminaram apenas algumas espécies. Estes estudos indicam que dados genéticos sozinhos não são capazes de delimitar as espécies deste clado, tornando necessária a utilização de diferentes técnicas e abordagens para obter dados evolutivos e de relacionamento filogenético mais acurado, como os gerados para as duas categorias morfológicas de S. sellowianum. / Sisyrinchium (Sisyrinchieae: Iridoideae: Iridaceae) is the largest in number of species of Iridaceae. This genus occurs throughout the American continent, with the center of origin and distribution in South America. Approximately 35% of Sisyrinchium species have flowers with elaiophores that can produce lipid oils as a reward to pollinators. Its species have a wide morphological diversity within and among populations making the taxonomy of Sisyrinchium extremely complicated. Morphological classifications proposed eigth sections to genus, however, recent phylogenetic studies identified nine clades do not correspond to the previous taxonomic classifications. Among the clades of Sisyrinchium, it is important to highlight the clade V, formed by at least two sections: Lenitium and Scirpeocaris. All species belonging to this clade possess trichomes producers of floral oils (elaiophores) located in the staminal column. Aiming to contribute for the understanding of the biology and evolution of Sisyrinchium species, this study investigated the evolution and genetic plus cytogenetic traits of different species belonging to the clade V, and aspects of reproductive biology for the two morphological categories of S. sellowianum. ISSR data were obtained for the different species of Sisyrinchium clade V in order to assess genetic variation, population structure and gene flow among species. Cytogenetic data were used to determine the chromosome number of these species. Separately, S. sellowianum was classified into two categories due to morphological variation in natural populations observed in this species. ISSR data, chromosome number, morphology and viability pollen plus reproductive parameters were used to characterize the morphological categories of S. sellowianum (MC-I and MC-II). To evidence the phylogenetic relationships among species of Sisyrinchium of clade V a representative number of species was sampled with the characteristics of this clade and amplified two DNA regions, ITS (nuDNA) and trnQ-rps16 (cpDNA). Concerning the phylogenetic study, 4.37% of the characters were phylogenetically informative, with the ITS1 the most informative. The analysis supported the monophyly of the species S. commutatum, S. setaceum, S. sellowianum MC-II and S. scariosum. The other species did not form supported groups. ISSR data indicate that populations of different species of Sisyrinchium are strongly structured (FST= θB= 0.51) and no correlation between genetic and geographic distances. Three ploidy levels were observed among species of this clade, with diploid (2n= 2x= 18), tetraploid (2n= 4x= 36) and hexaploid (2n= 6x= 54) populations, with the basic number x = 9. The populations of S. sellowianum showed high genetic differentiation (FST = 0.46, θB= 0.62). Regarding the distribution of genetic variation, greater intra-population variation (69%) that inter-population (31%) was observed in MC-I, while the MC-II, 61% of the variation was observed among populations and 39% intra-population. Also no correlation between genetic and geographic distance was observed for the populations of S. sellowianum. However, a significant correlation between genetic distance and morphological category of the populations of S. sellowianum was observed. Regarding the chromosome number, MC-I showed diploid (2n= 2x= 18) and tetraploid (2n= 4x= 36) populations, while MC-II only diploid (2n= 2x= 18) populations. The pollen study revealed different pollen morphologies in each morphological category, and correlation between pollen pollen size and ploidy level in MC-I. Morphological categories of S. sellowianum also differ in relation to the reproductive mode, MC-I is alogamous, while MC-II is autogamous, with no fruit development in crosses made between morphological categories. The high population structure can be explained by distance among populations, which possibly reduces gene flow due to the behavior of pollinators. Pollinators described for the species of Sisyrinchium producing floral oils are oil-bees of the family Apidae, tribe Tapinotaspidini, which generally restricted foraging areas. Morphological categories of S. sellowianum are genetically and morphologically differentiated and reflect their mating systems. The results can assist in the delimitation of two morphological categories such as two species or subspecies, which was supported highly in phylogenetic analysis. The ISSR technique was not able to discriminate different species of Sisyrinchium, as well as the data obtained by the two DNA sequences, which discriminate only a few species. These studies suggest that genetic data alone are not able to delimit species of this clade, making necessary the use of different techniques and approaches to obtain evolutionary and phylogenetic relationship more accurate, as those generated for the two morphological categories of S. sellowianum.

Para o melhor entendimento da biologia de uma espécie ou população, faz-se necessária a análise detalhada das forças evolutivas que moldaram sua diversidade genética. Mecanismos evolutivos randômicos e direcionais devem ser entendidos separadamente e em sua interação para que uma interpretação mais acurada possa ser realizada. No que concerne a humanos, uma camada adicional de complexidade deve ser considerada: a cultura. No presente trabalho, aspectos da história evolutiva de populações nativas americanas são analisados levando em conta os efeitos da deriva genética, história demográfica e seleção natural sobre sua diversidade genética e estrutura de recombinação (desequilíbrio de ligação, DL). Adicionalmente, é realizada uma comparação direta entre a evolução cultural e a evolução biológica. O corpo principal da tese é composto por quatro artigos que visam de maneira geral ao entendimento desses fatores em populações humanas atuais, mas que, no contexto da presente tese, serão discutidos com foco nos ameríndios. Os resultados desses artigos podem ser resumidos como seguem: 1) Amorim et al. (2011) X-chromosomal genetic diversity and linkage disequilibrium patterns in Amerindians and non-Amerindian populations (Am J Hum Biol 23: 299-304). Os resultados deste trabalho revelam baixa diversidade genética no cromossomo X aliada à alta proporção de loci em DL em populações ameríndias, quando comparadas a grupos com ancestralidade genética distinta. A deriva genética seria o principal candidato a agente causal para o padrão observado. 2) Amorim et al. Detecting Genome-wide Signals of Human Adaptation to Tropical Forests in a Convergent Evolution Framework (manuscrito em preparação). Aqui analizaram-se SNPs distribuídos nos autossomos e no cromossomo X para a detecção de sinais de seleção positiva. Populações amazônicas e africanas vivendo na floresta tropical foram comparadas com outras que viviam em ambiente não-florestal. Os resultados apontam para a existência de seleção positiva especialmente sobre genes aparentemente relacionados à imunidade, fluxo de colesterol e altura corporal, entre outros. 3) Amorim et al., (2013) A Bayesian Approach to Genome/Linguistic Relationships in Native South Americans (PLoS ONE 8: e64099). Neste trabalho avaliou-se o ajuste de modelos demográficos, construídos a partir de classificações linguísticas, à diversidade genômica de populações da América do Sul. As análises revelam uma maior adequação da classificação proposta por Joseph Greenberg em 1987. De acordo com esse cenário, o ancestral comum dos principais grupos linguísticos da América do Sul teria uma idade de cerca de 3,1 mil anos e a separação mais recente entre esses grupos teria ocorrido há 2,8 mil anos, entre os Tupi e os Aruaque. Os resultados sugerem ainda que, neste contexto, línguas e genes apresentam taxa de evolução semelhante. 4) Amorim et al. Differing evolutionary histories of the ACTN3*R577X polymorphism among the major human geographic groups (manuscrito em preparação). Neste artigo a diversidade genética do gene ACTN3 e mais especificamente de sua variante funcional rs1815739 em populações ameríndias foi comparada às de outros continentes, revelando um cenário evolutivo que sugere que este gene foi alvo de seleção positiva no passado, mas atualmente o sinal desse processo foi apagado ou suavizado nas Américas. Esses resultados em conjunto sugerem que fatores biológicos seletivos e neutros foram ambos importantes durante o povoamento do Novo Mundo e destacam a importância de analisá-los em conjunto com características culturais, reconhecendo as peculiaridades de cada um e a interação entre eles. / For a better understanding of the biology of a species or population, it is necessary to analyze the forces that shaped its genetic diversity in detail. Neutral and selective evolutionary mechanisms should be interpreted independently and in their interaction for a better interpretation of facts. Regarding human evolution, an additional level of complexity should be considered: culture. In the present work, some aspects of the evolutionary history of Native American populations is considered in relation to the effects of genetic drift, demography, and natural selection upon their genetic diversity and recombination structure (linkage disequilibrium, LD). Additionally, a direct comparison between cultural and biological evolution is made. The nucleus of this Thesis is composed by four articles that aim at the understanding of the role of these factors in the evolution of extant human populations, but for the purposes of this Thesis they will be discussed with a main focus in Amerindians. The results of these articles can be briefly summarized as follows: 1) Amorim et al. (2011) X-chromosomal Genetic Diversity and Linkage Disequilibrium Patterns in Amerindians and non-Amerindian Populations (Am J Hum Biol 23: 299-304). The results of this work reveal low X-chromosomal genetic diversity and high proportion of loci in linkage disequilibrium when Amerindian populations were compared to other groups with a distinct genetic background. Genetic drift is the best candidate for generating the observed pattern. 2) Amorim et al. Detecting Genome-wide Signals of Human Adaptation to Tropical Forests in a Convergent Evolution Framework (manuscript in preparation). Here a positive selection analysis of autosomal and X-chromosomal SNPs was conducted. Amazonian and African tropical forest populations were compared to those living outside forests. The results suggest the action of positive selection especially upon genes related to immunity, cholesterol cellular flux and body height, among others. 3) Amorim et al., (2013) A Bayesian Approach to Genome/Linguistic Relationships in Native South Americans (PLoS ONE 8: e64099). In this work, we tested the fit of current genomic South Amerindian diversity to demographic models based on linguistic classifications. The analyses revealed a better fit of the classification proposed by Joseph Greenberg in 1987. According to this scenario, the common ancestor of the main South American linguistic groups would have an age of circa 3.1 thousand years before present (BP) and the most recent fission between these groups would be that of the Tupí and Arawakan at 2.8 thousand years BP. The results also suggest that, in this context, language and genes evolve at a similar pace. 4) Amorim et al. Differing evolutionary histories of the ACTN3*R577X polymorphism among the major human geographic groups (manuscript in preparation). The genetic diversity of the ACTN3 gene, and more specifically of its functional variant rs1815739 in Amerindian populations was compared to these of other continents, revealing an evolutionary scenario that suggests that this gene might have been a target of positive selection in the past; currently however, the signal of this process was erased or smoothed in the Americas. These results suggest that selective and neutral biological evolutionary factors were important during the settlement of the New World and highlight the importance of analyzing them together with cultural characteristics, considering their peculiarities and the interaction between them.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5240_1.pdf: 3414510 bytes, checksum: 97d55a34c91aff9fa551dc2b00296827 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Neste trabalho foram analisadas a distribuição da heterocromatina, o número de sítios de DNAr 5S e 45S nas espécies P. lunatus e P. vulgaris e foi desenvolvido um mapa citogenético de P. lunatus utilizando dois fagos e 30 BACs (Bacterial Artificial Chromosomes) dos cromossomos 3, 4 e 7 de P. vulgaris. Os resultados mostraram que a heterocromatina em P. vulgaris e em P. lunatus está localizada preferencialmente na região pericentromérica da maioria dos cromossomos. Em P. vulgaris foi observada uma variação para o DNAr 45S, em que acessos Mesoamericanos apresentaram de três a quatro sítios e os Andinos de seis a nove sítios. O número de sítios de DNAr 5S em P. vulgaris foi constante com dois sítios em todos os acessos. Por outro lado, em P. lunatus o número de sítios de DNAr 45S não variou, revelando um sítio de DNAr. O DNAr 5S apresentou um sítio em alguns acessos e uma duplicação em apensa dois outros acessos. A hibridização in situ de 30 BACs e dois fagos de P. vulgaris em cromossomos de P. lunatus mostrou que sete BACs continham DNA repetitivo e não foram mapeados. Os demais BACs e fagos mostraram estar conservados, pelo fato de que as posições no mapa genético de P. vulgaris e no mapa citogenético de P. lunatus foram semelhantes. Os resultados corroboram a semelhança cariotípica das espécies, sugerindo que não ocorreram grandes rearranjos cromossômicos após a separação delas. Provavelmente a principal divergência entre essas espécies foi a amplificação diferencial de DNAr 45S e de seqüências de DNA repetitivo, pelo fato de que algumas seqüências foram detectadas nos cromossomos de P. vulgaris, que estão aparentemente ausentes em P. lunatus e outras seqüências foram detectadas nos cromossomos de P. lunatus, que estão aparentemente ausentes em P. vulgaris

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2016-05-31T18:59:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 39A382h Dissertação.pdf: 85932796 bytes, checksum: ab13f992908ab9a16714d1c922c167cd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T18:59:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 39A382h Dissertação.pdf: 85932796 bytes, checksum: ab13f992908ab9a16714d1c922c167cd (MD5) Previous issue date: 1986-05 / O fator chave para a sobrevivência das populações, humanas ou não, reside no modo pelo qual as mesmas se adaptam ao ambiente em que estabelecem seus habitats. As pressões bioecológicas são variadas, sendo o principal mecanismo biológico de pressão a seleção natural, a qual favorece os organismos mais bem adaptados. Na espécie humana, um dos instrumentos adaptativos mais eficientes é a cultura, a qual naturalmente interage com os aspectos biológicos. Estudos na área de medicina podem fornecer unidades de análise que possam revelar mais prontamente essa interação. A questão que se coloca e de se certos tipos de doença podem trazer consequências para a evolução da própria doença, para a interação doença/cultura, e para a evolução humana. Utilizamos como instrumento de análise uma doença crônica e invalidante: a hemofilia. Esta restringe a atividade física e social do indivíduo e interfere com os planos familiares. Estudamos um núcleo cultural, a família, e sua reação à presença de um indivíduo que, pela doença de que é portador, desequilibra o ritmo de vida social deste núcleo. Discutimos até que ponto a adaptabilidade de um indivíduo é determinada apenas por sua reação a uma doença, ou também pelas reações sociais e culturais ã desordem por ela ocasionada, e o que isto significa em termos evolutivos.