Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3080_1.pdf: 1729482 bytes, checksum: cc52c3d552954febce109b4ce2d8f6e4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Lutzomyia longipalpis, principal vetor da Leishmania infantum chagasi, apresenta um status taxonômico bastante controverso, sendo aventada a possibilidade que esta espécie represente, na verdade, um complexo de espécies crípticas. Diferenças genéticas entre as espécies irmãs podem implicar em diferenças nas suas respectivas capacidades vetoriais, a exemplo do que é observado no mosquito Anopheles gambie. Tornam-se então necessários, estudos que visem esclarecer o real status taxonômico desta espécie, aumentando o conhecimento acerca da capacidade vetorial deste organismo. Com a finalidade de refinar as inferências genéticas para as populações de Lutzomyia longipalpis baseados no fragmento de period, o presente estudo lançou mão de métodos probabilísticos e testes de atribuição foram utilizados (máxima verossimilhança e STRUCTURE) associados com as análises de variância molecular (AMOVA) e Fst. Este trabalho visou fornecer subsídios para ratificar a presença de espécies crípticas relacionadas às manchas dos tergitos abdominais dos machos de Lutzomyia longipalpis pertencentes à localidade de Sobral-CE, entretanto as demais populações de Lu. longipalpis não apresentou estruturação genética suficiente para que sejam atribuídas ao status de complexo de espécie

Drosophila meridionalis é uma espécie endêmica da América do Sul, sendo amplamente distribuída na Costa Atlântica do Brasil. Com o objetivo de elaborar uma hipótese filogeográfica para esta espécie foram obtidas sequências do gene nuclear period e do gene mitocondrial COI. Foram calculados os índices de diversidade nucleotídica e realizados os testes: AMOVA, testes de neutralidade, a Mismatch Distribution, Bayesian Skyline Plot, NCPA. Foram obtidas três redes pelo gene COI, denominadas A (populações do interior), B (populações do litoral sul) e C (populações do litoral sudeste e oriental) e uma única rede obtida para o gene period, esta rede divide as populações em dois grupos sendo o primeiro congruente com a rede A e o segundo compreendendo as redes B e C, do gene COI. A AMOVA mostrou uma estruturação alta e significativa entre as populações do interior e o litoral para os dois genes (ct=0,72 gene COI; ct=0,70 gene period), que pode ser explicada pela presença de barreiras geográficas, como a Serra do Mar. Eventos de expansão populacional e de fluxo gênico restrito com isolamento por distância foram detectados nas populações do litoral e o interior respectivamente. A expansão da área de ocorrência de D. meridionalis provavelmente teve inicio com as populações do litoral do Rio Grande de Sul, em direção ao litoral de Santa Catarina com posterior colonização a longa distância dos estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Bahia. Migrações assincrônicas de indivíduos de populações litorâneas de São Paulo e Santa Catarina provavelmente colonizaram o interior de São Paulo, e a partir destas populações, se iniciara uma expansão populacional em direção ao sul pelo interior, colonizando o Paraná e Rio Grande do Sul. A análise bayesiana (MCCT) indicou que o tempo do ancestral comum mais recente (TMRCA) para todos os haplótipos de D. meridionalis é de 81.700 anos atrás, data que marca a separação das populações do interior e do litoral aproximadamente no final do Pleistoceno. Eventos similares têm sido sugeridos para explicar a distribuição geográfica de espécies do cluster D. buzzatii, que ocorrem em simpatria em grande parte com populações de D. meridionalis. Esta espécie, como as espécies do cluster D. buzzatii, apresentou indicativos de flutuações demográficas, podendo estar associadas à expansão e contração da distribuição da vegetação xerofítica, durante as oscilações paleoclimáticas do Pleistoceno. / Drosophila meridionalis is an endemic species of South America, being widely distributed in the Atlantic Coast of Brazil. Aiming to develop a phylogeographic hypothesis for this species, sequences of mitochondrial COI and nuclear period genes were obtained. The diversity indexes, AMOVA, neutrality tests, Mismatch Distribution, Bayesan Skyline Plot and NCPA were calculated. We obtained three networks for the COI gene, denominated A (inland populations), B (south coast populations) and C (eastern and southeastern coast populations) and a single network obtained for the period gene, this network divides the population into two groups, being the first congruent with the network A of the COI gene and the second comprising the networks B and C of the COI gene. The AMOVA results, showed a high and significant structuring among inland and coastal populations, for both genes (ct=0,72 COI gene; ct=0,70 period gene), that can be explained by the presence of geographical barriers, such as Serra do Mar. Population expansion events and restricted gene flow with isolation by distance events were detected in coastal and inland populations respectively. The expansion of the area of occurrence of D. meridionalis probably was initiated with the populations of the coast of Rio Grande do Sul, towards the coast of Santa Catarina with subsequent long-distance colonization of the states of São Paulo, Rio de Janeiro and Bahia. Asynchronic migrations of individuals from coastal populations of São Paulo and Santa Catarina probably colonized the inland of São Paulo, and from these populations, a population expansion towards the south through the inland was initiated, colonizing the states of Paraná and Rio Grande do Sul. The bayesian analysis (MCCT) indicated that the time of the most recent common ancestor (TMRCA) for all haplotypes of D. meridionalis is from 81,700 years ago, a date that marks the separation of inland and coastal populations approximately at the end of the Pleistocene. Similar events have been suggested to explain the geographic distribution of species of the cluster D. buzzatii, occurring in sympatry largely with populations of D. meridionalis. This species, as the cluster D. buzzatii species, presented indicatives of demographic fluctuations, which can be associated with the expansion and contraction of the distribution of xerophytic vegetation, during the paleoclimatic fluctuations of the Pleistocene.

Drosophila meridionalis é uma espécie endêmica da América do Sul, sendo amplamente distribuída na Costa Atlântica do Brasil. Com o objetivo de elaborar uma hipótese filogeográfica para esta espécie foram obtidas sequências do gene nuclear period e do gene mitocondrial COI. Foram calculados os índices de diversidade nucleotídica e realizados os testes: AMOVA, testes de neutralidade, a Mismatch Distribution, Bayesian Skyline Plot, NCPA. Foram obtidas três redes pelo gene COI, denominadas A (populações do interior), B (populações do litoral sul) e C (populações do litoral sudeste e oriental) e uma única rede obtida para o gene period, esta rede divide as populações em dois grupos sendo o primeiro congruente com a rede A e o segundo compreendendo as redes B e C, do gene COI. A AMOVA mostrou uma estruturação alta e significativa entre as populações do interior e o litoral para os dois genes (ct=0,72 gene COI; ct=0,70 gene period), que pode ser explicada pela presença de barreiras geográficas, como a Serra do Mar. Eventos de expansão populacional e de fluxo gênico restrito com isolamento por distância foram detectados nas populações do litoral e o interior respectivamente. A expansão da área de ocorrência de D. meridionalis provavelmente teve inicio com as populações do litoral do Rio Grande de Sul, em direção ao litoral de Santa Catarina com posterior colonização a longa distância dos estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Bahia. Migrações assincrônicas de indivíduos de populações litorâneas de São Paulo e Santa Catarina provavelmente colonizaram o interior de São Paulo, e a partir destas populações, se iniciara uma expansão populacional em direção ao sul pelo interior, colonizando o Paraná e Rio Grande do Sul. A análise bayesiana (MCCT) indicou que o tempo do ancestral comum mais recente (TMRCA) para todos os haplótipos de D. meridionalis é de 81.700 anos atrás, data que marca a separação das populações do interior e do litoral aproximadamente no final do Pleistoceno. Eventos similares têm sido sugeridos para explicar a distribuição geográfica de espécies do cluster D. buzzatii, que ocorrem em simpatria em grande parte com populações de D. meridionalis. Esta espécie, como as espécies do cluster D. buzzatii, apresentou indicativos de flutuações demográficas, podendo estar associadas à expansão e contração da distribuição da vegetação xerofítica, durante as oscilações paleoclimáticas do Pleistoceno. / Drosophila meridionalis is an endemic species of South America, being widely distributed in the Atlantic Coast of Brazil. Aiming to develop a phylogeographic hypothesis for this species, sequences of mitochondrial COI and nuclear period genes were obtained. The diversity indexes, AMOVA, neutrality tests, Mismatch Distribution, Bayesan Skyline Plot and NCPA were calculated. We obtained three networks for the COI gene, denominated A (inland populations), B (south coast populations) and C (eastern and southeastern coast populations) and a single network obtained for the period gene, this network divides the population into two groups, being the first congruent with the network A of the COI gene and the second comprising the networks B and C of the COI gene. The AMOVA results, showed a high and significant structuring among inland and coastal populations, for both genes (ct=0,72 COI gene; ct=0,70 period gene), that can be explained by the presence of geographical barriers, such as Serra do Mar. Population expansion events and restricted gene flow with isolation by distance events were detected in coastal and inland populations respectively. The expansion of the area of occurrence of D. meridionalis probably was initiated with the populations of the coast of Rio Grande do Sul, towards the coast of Santa Catarina with subsequent long-distance colonization of the states of São Paulo, Rio de Janeiro and Bahia. Asynchronic migrations of individuals from coastal populations of São Paulo and Santa Catarina probably colonized the inland of São Paulo, and from these populations, a population expansion towards the south through the inland was initiated, colonizing the states of Paraná and Rio Grande do Sul. The bayesian analysis (MCCT) indicated that the time of the most recent common ancestor (TMRCA) for all haplotypes of D. meridionalis is from 81,700 years ago, a date that marks the separation of inland and coastal populations approximately at the end of the Pleistocene. Similar events have been suggested to explain the geographic distribution of species of the cluster D. buzzatii, occurring in sympatry largely with populations of D. meridionalis. This species, as the cluster D. buzzatii species, presented indicatives of demographic fluctuations, which can be associated with the expansion and contraction of the distribution of xerophytic vegetation, during the paleoclimatic fluctuations of the Pleistocene.

A espécie Drosophila antoneitae é cactófila, ovipositando principalmente no cacto hospedeiro Cereus hildmaniannus. Ambas as espécies são encontradas em solos drenados ou afloramentos de rocha na região de Missiones, um dos núcleos de Floresta Tropical Sazonalmente Seca (FTSS), e no litoral sul-brasileiro. O núcleo de Missiones compreende a base dos rios Paraná-Paraguai e é uma possível área de estabilidade climática durante as oscilações do Quaternário. Para avaliar a distribuição atual da diversidade genética de D. antonietae e sua associação com alterações na paisagem, foram realizadas as seguintes análises: estruturação populacional, estabelecimento de hipóteses filogeográficas e de eventos demográficos, testes de neutralidade e modelagem de nicho atual e paleoecológico. O gene mitocondrial COI e nuclear period foram analisados. O gene period é pouco variável e a distribuição da variabilidade genética é homogênea. O gene COI é bastante polimórfico e há estruturação entre as populações formando três agrupamentos: um em Santa Catarina e Rio Grande do Sul, outro no Paraná e São Paulo e o terceiro no centro-oeste brasileiro. A população do centro-oeste brasileiro provavelmente é a mais antiga, coincidente com a área do estudo mais estável climaticamente. Este agrupamento forma uma rede de haplótipos separada, devido alta estruturação e isolamento, provavelmente tendo no rio Paraná uma importante barreira de fluxo gênico. Sugere-se que o provável centro de dispersão das demais populações de D. antonietae se localiza no sudeste brasileiro, e que houve diversos eventos de migração para as demais regiões de sua distribuição. Há indícios de polimorfismo compartilhado devido à recente diversificação das populações. Ambos os agrupamentos genéticos exibem sinais de expansão populacional, especialmente nas áreas de borda no núcleo de Missiones, onde o clima parece ter sido menos estável. O período de expansão demográfica é recente e coincidente com a maior extensão da vegetação seca, que também pode ter papel fundamental na estruturação das populações. / Drosophila antoneitae is a cactophilic species, ovipositing primarily in the host cacti Cereus hildmaniannus. Both species are found in drained soils or rocky outcrops in the Missiones region - one of the Seasonally Dry Tropical Forest (SDTF) nucleis, and in south Brazilian coast. The Missiones nuclei comprises the basin of the Paraná-Paraguai Rivers and it is a possible area of climatic stability during the Quaternary oscillations. To evaluate the current distribution of the genetic diversity of D. antoneitae and its association with landscape modifications, the following analyses were performed: populational structure, establishment of phylogeographic hypotheses and demographic events, neutrality tests and paleoecological niche modeling. The mitochondrial gene COI and the nuclear gene period were analyzed. The gene period had low genetic diversity and an homogeneity on the distribution of genetic variability. For gene COI analysis we found a high polymorphism and genetic structure among populations, forming three groups: one in Santa Catarina and Rio Grande do Sul, another in Paraná and São Paulo and the third in the midwestern Brazil. The midwestern population is probably the oldest one, coinciding with the most climatically stable area of this study. This group forms a network of separate haplotypes, due to a high structuring and isolation, probably with Paraná River acting as major barrier for gene flow. We suggest that the possible center of dispersion of the remaining populations of D. antonietae is located in southeastern Brazil, and there were several migration events to other regions of its distribution. There is evidence of shared polymorphism due to recent diversification of populations. Both gene clusters exhibit signs of population expansion, especially in border areas at the Missiones nuclei, where the climate seems less stable. The demographic expansion period is recent and coincides with the major expansion of dry vegetation, which can also play a critical role in structuring populations.

A espécie Drosophila antoneitae é cactófila, ovipositando principalmente no cacto hospedeiro Cereus hildmaniannus. Ambas as espécies são encontradas em solos drenados ou afloramentos de rocha na região de Missiones, um dos núcleos de Floresta Tropical Sazonalmente Seca (FTSS), e no litoral sul-brasileiro. O núcleo de Missiones compreende a base dos rios Paraná-Paraguai e é uma possível área de estabilidade climática durante as oscilações do Quaternário. Para avaliar a distribuição atual da diversidade genética de D. antonietae e sua associação com alterações na paisagem, foram realizadas as seguintes análises: estruturação populacional, estabelecimento de hipóteses filogeográficas e de eventos demográficos, testes de neutralidade e modelagem de nicho atual e paleoecológico. O gene mitocondrial COI e nuclear period foram analisados. O gene period é pouco variável e a distribuição da variabilidade genética é homogênea. O gene COI é bastante polimórfico e há estruturação entre as populações formando três agrupamentos: um em Santa Catarina e Rio Grande do Sul, outro no Paraná e São Paulo e o terceiro no centro-oeste brasileiro. A população do centro-oeste brasileiro provavelmente é a mais antiga, coincidente com a área do estudo mais estável climaticamente. Este agrupamento forma uma rede de haplótipos separada, devido alta estruturação e isolamento, provavelmente tendo no rio Paraná uma importante barreira de fluxo gênico. Sugere-se que o provável centro de dispersão das demais populações de D. antonietae se localiza no sudeste brasileiro, e que houve diversos eventos de migração para as demais regiões de sua distribuição. Há indícios de polimorfismo compartilhado devido à recente diversificação das populações. Ambos os agrupamentos genéticos exibem sinais de expansão populacional, especialmente nas áreas de borda no núcleo de Missiones, onde o clima parece ter sido menos estável. O período de expansão demográfica é recente e coincidente com a maior extensão da vegetação seca, que também pode ter papel fundamental na estruturação das populações. / Drosophila antoneitae is a cactophilic species, ovipositing primarily in the host cacti Cereus hildmaniannus. Both species are found in drained soils or rocky outcrops in the Missiones region - one of the Seasonally Dry Tropical Forest (SDTF) nucleis, and in south Brazilian coast. The Missiones nuclei comprises the basin of the Paraná-Paraguai Rivers and it is a possible area of climatic stability during the Quaternary oscillations. To evaluate the current distribution of the genetic diversity of D. antoneitae and its association with landscape modifications, the following analyses were performed: populational structure, establishment of phylogeographic hypotheses and demographic events, neutrality tests and paleoecological niche modeling. The mitochondrial gene COI and the nuclear gene period were analyzed. The gene period had low genetic diversity and an homogeneity on the distribution of genetic variability. For gene COI analysis we found a high polymorphism and genetic structure among populations, forming three groups: one in Santa Catarina and Rio Grande do Sul, another in Paraná and São Paulo and the third in the midwestern Brazil. The midwestern population is probably the oldest one, coinciding with the most climatically stable area of this study. This group forms a network of separate haplotypes, due to a high structuring and isolation, probably with Paraná River acting as major barrier for gene flow. We suggest that the possible center of dispersion of the remaining populations of D. antonietae is located in southeastern Brazil, and there were several migration events to other regions of its distribution. There is evidence of shared polymorphism due to recent diversification of populations. Both gene clusters exhibit signs of population expansion, especially in border areas at the Missiones nuclei, where the climate seems less stable. The demographic expansion period is recent and coincides with the major expansion of dry vegetation, which can also play a critical role in structuring populations.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-21T12:18:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Cesar Costa Junior.pdf: 3090772 bytes, checksum: b18f3c21a3f1df343da0d3d471aba453 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T12:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Cesar Costa Junior.pdf: 3090772 bytes, checksum: b18f3c21a3f1df343da0d3d471aba453 (MD5) Previous issue date: 2016-03-11 / FACEPE / O status taxonômico de espécie tem se mostrado essencial em relação a conservação de espécies como também para estudos eco-epidemiológicos. O status taxonômico em insetos vetores tem demonstrado que muitas espécies anteriormente ditas como únicas, compreendiam, na verdade, um complexo de espécies crípticas em que seus integrantes podem ter capacidades vetoriais diferenciadas, e.g. Anopheles gambie Lutzomyia longipalpis sl, inseto vetor da Leishmania infantum (agente etiológico da leishmaniose visceral americana), possui status taxonômico ainda controverso e diversos estudos têm sido realizados à fim de esclarecer o real status deste vetor. Apesar de diversas populações apresentarem características exclusivas (e.g. feromônios, sons copulatórios, padrões de manchas abdominais e estrutura genética), a quase duas décadas apenas uma espécie do complexo foi descrita, a L. pseudolongipalpis. Foi avaliado três localidades do nordeste do Brasil, das quais duas possuem como barreira geográfica a Chapada do Araripe. Foram utilizadas metodologias robustas como Análise de Máxima Verossimilhança, Teste de atribuição e AMOVA.Este estudo utilizou um fragmento do gene period, sendo que o Teste de Atribuição, Fst e a Máxima Verossimilhança separaram agruparam os dados genéticos com as diferenças fenotípicas e pela primeira vez o AMOVA demonstrou que a maior variação genética estava na relação entre o número de manchas abdominais e a estrutura genética das populações, sendo o primeiro trabalho a evidenciar a ancestralidade do fenótipo que apresentava uma mancha abdominal (1S) em relação ao fenótipo com duas manchas (2S). O Fst encontrado evidenciou, pela primeira vez, as relações filogeográficas separando moderadamente as populações isoladas pela a chapada do Araripe. / he taxonomic status of species is essential for conservation and has also been of great importance in eco-epidemiological studies. The definition of the taxonomic status for insect vectors has demonstrated that several previously identified species are in fact comprised of a complex of cryptic species with different vectorial capacity (e.g. Anopheles gambie). For the sand fly Lutzomyia longipalpis sl, principal vector of Leishmania infantum, the etiological agent of American visceral leishmaniasis, the taxonomic status remains controversial and several studies have been conducted to clarify the actual status of this vector. Although diverse populations present unique characteristics (e.g. pheromones, copulatory sounds, patterns of abdominal spots and genetic structure), for nearly two decades only one species of the complex was described, L. pseudolongipalpis. In this study, we evaluated three sites in Northeastern Brazil where two of them have as geographical barrier the plateau of Araripe. The study used robust methods such as Maximum Likelihood analysis, assigning test and AMOVA. The present study used a fragment of the period gene (525 base pairs), and has demonstrated for the first time a relationship between the number of abdominal spots and the genetic structure of the population, being first study to show the ancestry of the phenotype showed one abdominal spot (1S) compared to the phenotype with two spots (2S). As well as the Fst found separated populations isolated by the Araripe plateau.

Nosso grupo de pesquisa estuda ritmos circadianos em um roedor subterrâneo do gênero Ctenomys, o tuco-tuco. Nesta tese, apresentarei dados sobre sincronização fótica e não-fótica dos ritmos circadianos em tuco-tucos, e sobre sincronização não-fótica em camundongos. Investigamos a sincronização fótica em tuco-tucos por meio de uma abordagem conjunta de campo e laboratório. Inicialmente medimos o ciclo claro/escuro natural percebido por animais mantidos em áreas cercadas em campo, utilizando aparelhos light loggers que registraram continuamente o padrão temporal diário da exposição à luz. Em seguida, foi aplicado um modelo desse padrão de exposição à luz em laboratório, para testar o seu potencial como um sincronizador fótico dos ritmos circadianos dos tuco-tucos. O modelo consistiu em pulsos de luz aplicados uma vez por dia em diferentes momentos aleatórios. Apesar de carregar o mínimo de informação temporal, esse regime luminoso foi um sincronizador eficiente em muitos casos, tal como previsto anteriormente a partir de simulações computacionais de um oscilador matemático. Os resultados revelam que a sincronização de osciladores circadianos é ainda mais robusta do que se imaginava. Nosso segundo conjunto de experimentos avaliou a sincronização não-fótica em tuco-tucos, os quais são herbívoros, expostos a ciclos diários de disponibilidade de alimentos. Semelhante a outras espécies de roedores, tuco-tucos desenvolveram uma atividade antecipatória ao alimento, expressa diariamente antes da alimentação. Houve, no entanto, grande variabilidade inter-individual na expressão da atividade antecipatória, provavelmente relacionada com diferenças nas respostas metabólicas à restrição temporal do alimento. O trabalho final foi uma colaboração com o Dr. Shin Yamazaki, sobre sincronização não-fótica em camundongos do tipo selvagem e camundongos mutantes com ablação genética do relógio circadiano. Ciclos diários de alimentos palatáveis e de corrida em roda induziram ritmicidade autossustentada em camundongos mutantes arrítmicos, que não expressavam os genes Period, componentes importantes da maquinaria molecular que gera os ritmos circadianos nas células. Estes resultados sugerem a existência de novos osciladores circadianos que respondem a sinais diários de recompensa. Enquanto espécies modelo de laboratório, tais como o camundongo, podem trazer informações valiosas sobre os mecanismos fisiológicos, as espécies selvagens como o tuco-tuco podem nos dar pistas sobre o significado ecológico dos fenômenos circadianos / Our research group studies circadian rhythms in a subterranean rodent from the genus Ctenomys, the tuco-tuco. In this thesis, I will present data on photic and non-photic synchronization of circadian rhythms in tuco-tucos, as well as a study on non-photic synchronization in the laboratory mouse. Natural photic synchronization in tuco-tucos was verified with field and laboratory approaches. We initially measured the natural light/dark cycle experienced by tuco-tucos in semi natural field enclosures, by means of automatic light logger devices that continuously recorded the daily temporal pattern of light exposure. Next, a model of this light exposure pattern was applied to tuco-tucos in the laboratory, to test its potential as a photic synchronizer of the circadian rhythms. The model consisted of single light pulses applied once a day at varying random times. Despite the minimal timing information, this light regimen was a successful synchronizer in many instances, as predicted from previous computer simulations of a mathematical oscillator. These results revealed that the synchronization of circadian oscillators is even more robust than previously thought. Our second set of experiments evaluated the non-photic synchronization in the herbivorous tuco-tucos, by exposing animals to daily cycles of food availability. Similar to other rodent species, tuco-tucos in this protocol developed a circadian food anticipatory activity (FAA) right before the daily feeding time. However, there was great interindividual variability in FAA expression, likely related to differences in the metabolic responses to time-restricted feeding. The final work was a collaboration with Dr. Shin Yamazaki from the University of Texas Southwestern Medical Center, regarding non-photic synchronization in wildtype and mutant mice with genetic disruption of the circadian clock. Daily cycles of palatable food and wheel running induced self-sustaining rhythmicity in arrhythmic mutant mice, which do not express the Period genes, key components of the molecular machinery responsible for circadian rhythm generation within the cells. These results suggest the existence of novel circadian oscillators responsive to daily rewarding signals. While model laboratory species such as the mouse can bring valuable information on physiological mechanisms, wild species like the tuco-tuco can give us insights into the ecological meaning of circadian phenomena

Nosso grupo de pesquisa estuda ritmos circadianos em um roedor subterrâneo do gênero Ctenomys, o tuco-tuco. Nesta tese, apresentarei dados sobre sincronização fótica e não-fótica dos ritmos circadianos em tuco-tucos, e sobre sincronização não-fótica em camundongos. Investigamos a sincronização fótica em tuco-tucos por meio de uma abordagem conjunta de campo e laboratório. Inicialmente medimos o ciclo claro/escuro natural percebido por animais mantidos em áreas cercadas em campo, utilizando aparelhos light loggers que registraram continuamente o padrão temporal diário da exposição à luz. Em seguida, foi aplicado um modelo desse padrão de exposição à luz em laboratório, para testar o seu potencial como um sincronizador fótico dos ritmos circadianos dos tuco-tucos. O modelo consistiu em pulsos de luz aplicados uma vez por dia em diferentes momentos aleatórios. Apesar de carregar o mínimo de informação temporal, esse regime luminoso foi um sincronizador eficiente em muitos casos, tal como previsto anteriormente a partir de simulações computacionais de um oscilador matemático. Os resultados revelam que a sincronização de osciladores circadianos é ainda mais robusta do que se imaginava. Nosso segundo conjunto de experimentos avaliou a sincronização não-fótica em tuco-tucos, os quais são herbívoros, expostos a ciclos diários de disponibilidade de alimentos. Semelhante a outras espécies de roedores, tuco-tucos desenvolveram uma atividade antecipatória ao alimento, expressa diariamente antes da alimentação. Houve, no entanto, grande variabilidade inter-individual na expressão da atividade antecipatória, provavelmente relacionada com diferenças nas respostas metabólicas à restrição temporal do alimento. O trabalho final foi uma colaboração com o Dr. Shin Yamazaki, sobre sincronização não-fótica em camundongos do tipo selvagem e camundongos mutantes com ablação genética do relógio circadiano. Ciclos diários de alimentos palatáveis e de corrida em roda induziram ritmicidade autossustentada em camundongos mutantes arrítmicos, que não expressavam os genes Period, componentes importantes da maquinaria molecular que gera os ritmos circadianos nas células. Estes resultados sugerem a existência de novos osciladores circadianos que respondem a sinais diários de recompensa. Enquanto espécies modelo de laboratório, tais como o camundongo, podem trazer informações valiosas sobre os mecanismos fisiológicos, as espécies selvagens como o tuco-tuco podem nos dar pistas sobre o significado ecológico dos fenômenos circadianos / Our research group studies circadian rhythms in a subterranean rodent from the genus Ctenomys, the tuco-tuco. In this thesis, I will present data on photic and non-photic synchronization of circadian rhythms in tuco-tucos, as well as a study on non-photic synchronization in the laboratory mouse. Natural photic synchronization in tuco-tucos was verified with field and laboratory approaches. We initially measured the natural light/dark cycle experienced by tuco-tucos in semi natural field enclosures, by means of automatic light logger devices that continuously recorded the daily temporal pattern of light exposure. Next, a model of this light exposure pattern was applied to tuco-tucos in the laboratory, to test its potential as a photic synchronizer of the circadian rhythms. The model consisted of single light pulses applied once a day at varying random times. Despite the minimal timing information, this light regimen was a successful synchronizer in many instances, as predicted from previous computer simulations of a mathematical oscillator. These results revealed that the synchronization of circadian oscillators is even more robust than previously thought. Our second set of experiments evaluated the non-photic synchronization in the herbivorous tuco-tucos, by exposing animals to daily cycles of food availability. Similar to other rodent species, tuco-tucos in this protocol developed a circadian food anticipatory activity (FAA) right before the daily feeding time. However, there was great interindividual variability in FAA expression, likely related to differences in the metabolic responses to time-restricted feeding. The final work was a collaboration with Dr. Shin Yamazaki from the University of Texas Southwestern Medical Center, regarding non-photic synchronization in wildtype and mutant mice with genetic disruption of the circadian clock. Daily cycles of palatable food and wheel running induced self-sustaining rhythmicity in arrhythmic mutant mice, which do not express the Period genes, key components of the molecular machinery responsible for circadian rhythm generation within the cells. These results suggest the existence of novel circadian oscillators responsive to daily rewarding signals. While model laboratory species such as the mouse can bring valuable information on physiological mechanisms, wild species like the tuco-tuco can give us insights into the ecological meaning of circadian phenomena