Esta Tese possui dois enfoques como objetivo geral. Primeiramente, nossos dados contribuem para o conhecimento do padrão de evolução do elemento de transposição micropia dentro do gênero Drosophila, também verificando a atuação desses elementos como fonte de variabilidade genética. Em segundo lugar geramos dados citogenéticos e moleculares inéditos a respeito de espécies do grupo cardini de Drosophila, bastante freqüente nas assembléias de Drosophilidae na região Neotropical e que havia sido muito pouco estudado do ponto de vista genético até então. Com isso, no Capítulo II verificamos a presença e a alta similaridade de sequências deste retroelemento em diferentes populações de D. cardinoides, D. neocardini e D. polymorpha. Ainda, quando comparadas com a sequência presente em uma espécie do grupo repleta, D. hydei, as sequências daquelas três espécies também apresentaram alta similaridade (97%). O grupo repleta e o grupo cardini do gênero Drosophila parecem ter divergido há 45 milhões de anos atrás. Portanto, para explicar os dados obtidos sugerimos a atuação de transmissão horizontal entre as espécies analisadas. Ampliando as análises, no Capítulo III a presença de micropia foi identificada nas demais espécies do grupo cardini com exceção das espécies do grupo que apresentam distribuição geográfica restrita às ilhas caribenhas. As comparações com sequências presentes em outras espécies do grupo repleta, assim como nos 12 genomas de espécies do gênero Drosophila disponíveis em bancos de dados públicos, verificamos que a história evolutiva do elemento micropia provavelmente inclui polimorfismo ancestral e transmissão tanto vertical quanto horizontal com mecanismos de introgressão entre as espécies potencialmente atuando na geração desses padrões. 11 Com a finalidade de estudar a possível atuação deste retroelemento como fonte de variabilidade genética através da geração de inversões nas espécies do grupo cardini, o primeiro passo foi a identificação de potenciais sítios de inserção nos cromossomos politênicos dessas espécies. No Capítulo IV estimamos o número de cópias de micropia no genoma de seis espécies do grupo cardini (D. cardini, D. cardinoides, D. neocardini, D. neomorpha, D. parthenogenetica e D. polymorpha) verificando que varia entre seis e 18 cópias. Ainda, observamos a presença de potenciais cópias em pontos de quebra para inversões cromossômicas em três espécies. No Capítulo IV discutimos o significado desses dados com base nos dados já obtidos para outras espécies. O polimorfismo cromossômico dos cromossomos politênicos e a análise comparada dessas estruturas para as seis espécies do grupo cardini previamente citadas, foi estudado no Capítulo V. Neste capítulo identificamos a presença de uma inversão nas populações estudadas de D. cardini e D. neocardini, duas inversões nas populações de D. cardinoides e D. parthenogenetica e quatro inversões nas populações de D. polymorpha. Das 10 inversões identificadas, sete são descritas pela primeira vez neste capítulo. Nenhuma inversão heterozigota foi encontrada na população de D. neomorpha aqui analisada, portanto apresentando um padrão homocariotípico. Ainda no Capítulo V apresentamos os primeiros fotomapas para as espécies D. cardini e D. parthenogenetica, assim como a reconstrução dos fotomapas das espécies D. cardinoides, D. neocardini e D. polymorpha. Também foi realizada a comparação par a par de cada cromossomo politênico entre todas as espécies com a finalidade de encontrar regiões similares úteis no estabelecimento de relações de parentesco através deste marcador. No Capítulo V esses dados são discutidos baseados no enfoque evolutivo para o grupo cardini. / This Thesis possesses two approaches as mainly objectives. First, our data contribute for the knowledge of the evolutionary pattern of the transposable element micropia in the Drosophila genus, and also to the role of these elements as source of genetic variability. Second, we generate cytogenetic and molecular new data regarding the cardini group species of Drosophila genus; these species are frequent in the Neotropical assemblies of Drosophilidae, and they had been very little studied of the genetic point of view until then. In Chapter II we verify the presence and the high sequence similarity of this retroelement in different populations of D. cardinoides, D. neocardini and D. polymorpha. Furthermore, when these sequences are compared with the sequence present in the genome of a repleta group species, D. hydei, they show also a high similarity (97%) among them. The repleta group and the cardini group of the Drosophila genus seem to have diverged 45 million years ago. Therefore, to explain the obtained data we suggest the action of horizontal transmission events between the species. Extending this analysis, in Chapter III the presence of micropia was identified in other species of the cardini group, with exception of the group species with geographic distribution restricted to the Caribbean islands. The comparisons with sequences present in other species of the repleta group as well as in the 12 Drosophila genomes available in public data bases, we verify that the evolutionary history of the micropia element probably includes ancestral polymorphism, vertical and horizontal transmission with introgression mechanisms among species potentially acting in the generation of this evolutionary pattern. 13 Aiming the analysis of micropia as source of genetic variability through the inversions generation in the cardini group species, the first step was the identification of potential insertion sites in the polytene chromosomes of these species. In Chapter IV we estimate the micropia copies number in the genome of six cardini group species (D. cardini, D. cardinoides, D. neocardini, D. neomorpha, D. parthenogenetica and D. polymorpha) verifying that it varies between six and 18 copies. Furthermore, we observed the presence of copies in the break points of chromosomal inversions for three species. In Chapter IV we argue the meaning of these data on the basis of the data already obtained for other species. The chromosomal polymorphism observed in the polytene chromosomes and the comparative analysis of these structures for the six species of the cardini group previously cited were studied in Chapter V. In this chapter we identified the presence of only one chromosomal inversion in the analyzed populations of D. cardini and D. neocardini, two inversions in the D. cardinoides and D. parthenogenetica populations, and four inversions in the D. polymorpha. From these 10 identified inversions, seven are described for the first time in this chapter. No heterozygous inversion was found in the D. neomorpha population analyzed here, therefore presenting a homokaryotipic pattern. Besides this, in Chapter V we also present the first reference photomaps for Drosophila cardini and D. parthenogenetica, as well as the photomaps reconstruction of D. cardinoides, D. neocardini and D. polymorpha. We also performed a pairwise analysis of the polytene chromosomes between the species aiming to find useful regions for the establishment of evolutionary relationships based in this marker. In Chapter V these data are argued based on evolutionary approaches for the cardini group.

Esta Tese possui dois enfoques como objetivo geral. Primeiramente, nossos dados contribuem para o conhecimento do padrão de evolução do elemento de transposição micropia dentro do gênero Drosophila, também verificando a atuação desses elementos como fonte de variabilidade genética. Em segundo lugar geramos dados citogenéticos e moleculares inéditos a respeito de espécies do grupo cardini de Drosophila, bastante freqüente nas assembléias de Drosophilidae na região Neotropical e que havia sido muito pouco estudado do ponto de vista genético até então. Com isso, no Capítulo II verificamos a presença e a alta similaridade de sequências deste retroelemento em diferentes populações de D. cardinoides, D. neocardini e D. polymorpha. Ainda, quando comparadas com a sequência presente em uma espécie do grupo repleta, D. hydei, as sequências daquelas três espécies também apresentaram alta similaridade (97%). O grupo repleta e o grupo cardini do gênero Drosophila parecem ter divergido há 45 milhões de anos atrás. Portanto, para explicar os dados obtidos sugerimos a atuação de transmissão horizontal entre as espécies analisadas. Ampliando as análises, no Capítulo III a presença de micropia foi identificada nas demais espécies do grupo cardini com exceção das espécies do grupo que apresentam distribuição geográfica restrita às ilhas caribenhas. As comparações com sequências presentes em outras espécies do grupo repleta, assim como nos 12 genomas de espécies do gênero Drosophila disponíveis em bancos de dados públicos, verificamos que a história evolutiva do elemento micropia provavelmente inclui polimorfismo ancestral e transmissão tanto vertical quanto horizontal com mecanismos de introgressão entre as espécies potencialmente atuando na geração desses padrões. 11 Com a finalidade de estudar a possível atuação deste retroelemento como fonte de variabilidade genética através da geração de inversões nas espécies do grupo cardini, o primeiro passo foi a identificação de potenciais sítios de inserção nos cromossomos politênicos dessas espécies. No Capítulo IV estimamos o número de cópias de micropia no genoma de seis espécies do grupo cardini (D. cardini, D. cardinoides, D. neocardini, D. neomorpha, D. parthenogenetica e D. polymorpha) verificando que varia entre seis e 18 cópias. Ainda, observamos a presença de potenciais cópias em pontos de quebra para inversões cromossômicas em três espécies. No Capítulo IV discutimos o significado desses dados com base nos dados já obtidos para outras espécies. O polimorfismo cromossômico dos cromossomos politênicos e a análise comparada dessas estruturas para as seis espécies do grupo cardini previamente citadas, foi estudado no Capítulo V. Neste capítulo identificamos a presença de uma inversão nas populações estudadas de D. cardini e D. neocardini, duas inversões nas populações de D. cardinoides e D. parthenogenetica e quatro inversões nas populações de D. polymorpha. Das 10 inversões identificadas, sete são descritas pela primeira vez neste capítulo. Nenhuma inversão heterozigota foi encontrada na população de D. neomorpha aqui analisada, portanto apresentando um padrão homocariotípico. Ainda no Capítulo V apresentamos os primeiros fotomapas para as espécies D. cardini e D. parthenogenetica, assim como a reconstrução dos fotomapas das espécies D. cardinoides, D. neocardini e D. polymorpha. Também foi realizada a comparação par a par de cada cromossomo politênico entre todas as espécies com a finalidade de encontrar regiões similares úteis no estabelecimento de relações de parentesco através deste marcador. No Capítulo V esses dados são discutidos baseados no enfoque evolutivo para o grupo cardini. / This Thesis possesses two approaches as mainly objectives. First, our data contribute for the knowledge of the evolutionary pattern of the transposable element micropia in the Drosophila genus, and also to the role of these elements as source of genetic variability. Second, we generate cytogenetic and molecular new data regarding the cardini group species of Drosophila genus; these species are frequent in the Neotropical assemblies of Drosophilidae, and they had been very little studied of the genetic point of view until then. In Chapter II we verify the presence and the high sequence similarity of this retroelement in different populations of D. cardinoides, D. neocardini and D. polymorpha. Furthermore, when these sequences are compared with the sequence present in the genome of a repleta group species, D. hydei, they show also a high similarity (97%) among them. The repleta group and the cardini group of the Drosophila genus seem to have diverged 45 million years ago. Therefore, to explain the obtained data we suggest the action of horizontal transmission events between the species. Extending this analysis, in Chapter III the presence of micropia was identified in other species of the cardini group, with exception of the group species with geographic distribution restricted to the Caribbean islands. The comparisons with sequences present in other species of the repleta group as well as in the 12 Drosophila genomes available in public data bases, we verify that the evolutionary history of the micropia element probably includes ancestral polymorphism, vertical and horizontal transmission with introgression mechanisms among species potentially acting in the generation of this evolutionary pattern. 13 Aiming the analysis of micropia as source of genetic variability through the inversions generation in the cardini group species, the first step was the identification of potential insertion sites in the polytene chromosomes of these species. In Chapter IV we estimate the micropia copies number in the genome of six cardini group species (D. cardini, D. cardinoides, D. neocardini, D. neomorpha, D. parthenogenetica and D. polymorpha) verifying that it varies between six and 18 copies. Furthermore, we observed the presence of copies in the break points of chromosomal inversions for three species. In Chapter IV we argue the meaning of these data on the basis of the data already obtained for other species. The chromosomal polymorphism observed in the polytene chromosomes and the comparative analysis of these structures for the six species of the cardini group previously cited were studied in Chapter V. In this chapter we identified the presence of only one chromosomal inversion in the analyzed populations of D. cardini and D. neocardini, two inversions in the D. cardinoides and D. parthenogenetica populations, and four inversions in the D. polymorpha. From these 10 identified inversions, seven are described for the first time in this chapter. No heterozygous inversion was found in the D. neomorpha population analyzed here, therefore presenting a homokaryotipic pattern. Besides this, in Chapter V we also present the first reference photomaps for Drosophila cardini and D. parthenogenetica, as well as the photomaps reconstruction of D. cardinoides, D. neocardini and D. polymorpha. We also performed a pairwise analysis of the polytene chromosomes between the species aiming to find useful regions for the establishment of evolutionary relationships based in this marker. In Chapter V these data are argued based on evolutionary approaches for the cardini group.

Esta Tese possui dois enfoques como objetivo geral. Primeiramente, nossos dados contribuem para o conhecimento do padrão de evolução do elemento de transposição micropia dentro do gênero Drosophila, também verificando a atuação desses elementos como fonte de variabilidade genética. Em segundo lugar geramos dados citogenéticos e moleculares inéditos a respeito de espécies do grupo cardini de Drosophila, bastante freqüente nas assembléias de Drosophilidae na região Neotropical e que havia sido muito pouco estudado do ponto de vista genético até então. Com isso, no Capítulo II verificamos a presença e a alta similaridade de sequências deste retroelemento em diferentes populações de D. cardinoides, D. neocardini e D. polymorpha. Ainda, quando comparadas com a sequência presente em uma espécie do grupo repleta, D. hydei, as sequências daquelas três espécies também apresentaram alta similaridade (97%). O grupo repleta e o grupo cardini do gênero Drosophila parecem ter divergido há 45 milhões de anos atrás. Portanto, para explicar os dados obtidos sugerimos a atuação de transmissão horizontal entre as espécies analisadas. Ampliando as análises, no Capítulo III a presença de micropia foi identificada nas demais espécies do grupo cardini com exceção das espécies do grupo que apresentam distribuição geográfica restrita às ilhas caribenhas. As comparações com sequências presentes em outras espécies do grupo repleta, assim como nos 12 genomas de espécies do gênero Drosophila disponíveis em bancos de dados públicos, verificamos que a história evolutiva do elemento micropia provavelmente inclui polimorfismo ancestral e transmissão tanto vertical quanto horizontal com mecanismos de introgressão entre as espécies potencialmente atuando na geração desses padrões. 11 Com a finalidade de estudar a possível atuação deste retroelemento como fonte de variabilidade genética através da geração de inversões nas espécies do grupo cardini, o primeiro passo foi a identificação de potenciais sítios de inserção nos cromossomos politênicos dessas espécies. No Capítulo IV estimamos o número de cópias de micropia no genoma de seis espécies do grupo cardini (D. cardini, D. cardinoides, D. neocardini, D. neomorpha, D. parthenogenetica e D. polymorpha) verificando que varia entre seis e 18 cópias. Ainda, observamos a presença de potenciais cópias em pontos de quebra para inversões cromossômicas em três espécies. No Capítulo IV discutimos o significado desses dados com base nos dados já obtidos para outras espécies. O polimorfismo cromossômico dos cromossomos politênicos e a análise comparada dessas estruturas para as seis espécies do grupo cardini previamente citadas, foi estudado no Capítulo V. Neste capítulo identificamos a presença de uma inversão nas populações estudadas de D. cardini e D. neocardini, duas inversões nas populações de D. cardinoides e D. parthenogenetica e quatro inversões nas populações de D. polymorpha. Das 10 inversões identificadas, sete são descritas pela primeira vez neste capítulo. Nenhuma inversão heterozigota foi encontrada na população de D. neomorpha aqui analisada, portanto apresentando um padrão homocariotípico. Ainda no Capítulo V apresentamos os primeiros fotomapas para as espécies D. cardini e D. parthenogenetica, assim como a reconstrução dos fotomapas das espécies D. cardinoides, D. neocardini e D. polymorpha. Também foi realizada a comparação par a par de cada cromossomo politênico entre todas as espécies com a finalidade de encontrar regiões similares úteis no estabelecimento de relações de parentesco através deste marcador. No Capítulo V esses dados são discutidos baseados no enfoque evolutivo para o grupo cardini. / This Thesis possesses two approaches as mainly objectives. First, our data contribute for the knowledge of the evolutionary pattern of the transposable element micropia in the Drosophila genus, and also to the role of these elements as source of genetic variability. Second, we generate cytogenetic and molecular new data regarding the cardini group species of Drosophila genus; these species are frequent in the Neotropical assemblies of Drosophilidae, and they had been very little studied of the genetic point of view until then. In Chapter II we verify the presence and the high sequence similarity of this retroelement in different populations of D. cardinoides, D. neocardini and D. polymorpha. Furthermore, when these sequences are compared with the sequence present in the genome of a repleta group species, D. hydei, they show also a high similarity (97%) among them. The repleta group and the cardini group of the Drosophila genus seem to have diverged 45 million years ago. Therefore, to explain the obtained data we suggest the action of horizontal transmission events between the species. Extending this analysis, in Chapter III the presence of micropia was identified in other species of the cardini group, with exception of the group species with geographic distribution restricted to the Caribbean islands. The comparisons with sequences present in other species of the repleta group as well as in the 12 Drosophila genomes available in public data bases, we verify that the evolutionary history of the micropia element probably includes ancestral polymorphism, vertical and horizontal transmission with introgression mechanisms among species potentially acting in the generation of this evolutionary pattern. 13 Aiming the analysis of micropia as source of genetic variability through the inversions generation in the cardini group species, the first step was the identification of potential insertion sites in the polytene chromosomes of these species. In Chapter IV we estimate the micropia copies number in the genome of six cardini group species (D. cardini, D. cardinoides, D. neocardini, D. neomorpha, D. parthenogenetica and D. polymorpha) verifying that it varies between six and 18 copies. Furthermore, we observed the presence of copies in the break points of chromosomal inversions for three species. In Chapter IV we argue the meaning of these data on the basis of the data already obtained for other species. The chromosomal polymorphism observed in the polytene chromosomes and the comparative analysis of these structures for the six species of the cardini group previously cited were studied in Chapter V. In this chapter we identified the presence of only one chromosomal inversion in the analyzed populations of D. cardini and D. neocardini, two inversions in the D. cardinoides and D. parthenogenetica populations, and four inversions in the D. polymorpha. From these 10 identified inversions, seven are described for the first time in this chapter. No heterozygous inversion was found in the D. neomorpha population analyzed here, therefore presenting a homokaryotipic pattern. Besides this, in Chapter V we also present the first reference photomaps for Drosophila cardini and D. parthenogenetica, as well as the photomaps reconstruction of D. cardinoides, D. neocardini and D. polymorpha. We also performed a pairwise analysis of the polytene chromosomes between the species aiming to find useful regions for the establishment of evolutionary relationships based in this marker. In Chapter V these data are argued based on evolutionary approaches for the cardini group.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3749391 bytes, checksum: 3aaf46231fff9be22a66ac420fb3e525 (MD5) Previous issue date: 2011-02-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A complexa família Characidae é parte da fauna ictiológica neotropical e conta com várias espécies e gêneros em condição de Incertae Sedis. Os gêneros Astyanax e Oligosarcus, considerados muito aparentados, estão incluídos nesta família e abrangem espécies de pequeno tamanho e expressiva abundância em muitos rios e córregos da América do sul. Na bacia do rio Doce, no sudeste brasileiro, uma análise morfológica preliminar permitiu a identificação de cinco peixes “semelhantes à Astyanax” que continham no seu osso maxilar de 8 a 13 dentes. Esses cinco peixes, chamados no presente trabalho de dentuços, foram coletados em simpatria com as espécies Astyanax bimaculatus (Linneaus, 1758), Astyanax giton (Eigenmann, 1908) e Oligosarcus argenteus Günther, 1864. De modo a determinar a natureza biológica dos dentuços, foi realizado um estudo multidisciplinar envolvendo dados morfológicos citogenéticos e moleculares. Os dentuços apresentaram configurações intermediárias entre as espécies A. giton e O. argenteus no que diz respeito ao número de escamas na linha lateral e ao número de dentes no osso maxilar. As análises citogenéticas, feitas através das técnicas de Giemsa, bandeamento NOR, bandeamento-C, fluorocromos, e FISH, indicaram que todas as espécies de caracídeos contaram com número diploide 2n=50 cromossomos diferindo, porém, em vários caracteres de sua morfologia cromossômica. Os dentuços caracterizaram-se por apresentar altos índices de variação cromossômica tanto intra- como inter-individual. Além do mais, eles contaram com vários cromossomos não pareáveis assim como cromossomos de tamanho diminuto que não são observados em nenhuma daquelas espécies simpátricas de Characidae. Três espécimes dos dentuços apresentaram seu fragmento de DNA do gene mitocondrial citocromo b (475 pb) idêntico aquele de O. argenteus e, contudo, todos os dentuços compartilhavam mais alelos ISSR com os espécimes de A. giton do que com os espécimes de O. argenteus. Por outro lado, uma espécie de dentuço conta com o gene cyt. b idêntico aquele das espécies de A. giton estudadas. A análise de fragmentos ITS-1 (1123 pb) mostrou que os dentuços têm sequencias mais relacionadas à Oligosarcus argenteus. Os dados, desse modo, sugeriram que os dentuços são híbridos entre as espécies A. giton e O. argenteus representando assim o primeiro caso de hibridismo espontâneo entre dois gêneros de peixes neotropicais. A relevância de tal descoberta para a biologia da conservação e para as investigações filogenéticas foram discutidas. / Within the Neotropical fish fauna, the taxonomically complex family Characidae has many species and genera in Incertae Sedis condition. Within this family, the closely related genera Astyanax and Oligosarcus are represented by small sized fishes that are an expressive proportion of the freshwater biodiversity in many rivers of South America. In the Doce River Basin, Southeastern Brazil, a preliminary morphologic analysis indicated the presence of 5 Astyanax-like fish with unusually high numbers (8-13) of maxillary teeth which are referred as “toothed morphs”. These fishes were collected in sympatry with Astyanax bimaculatus (Linneaus, 1758), Astyanax giton (Eigenmann, 1908), and Oligosarcus argenteus Günther, 1864. To determine the biological status of them a comparative multidisciplinary approach involving morphologic, cytogenetic and molecular data was conducted, with the toothed morphs and their sympatric species. The toothed morphs showed an intermediate position in lateral line scale numbers and maxillary teeth number between A. giton and O. argenteus. Cytogenetic analyses (Giemsa, NOR, C-banding, fluorochromes and FISH) indicated that all sympatric characids were 2n=50, although they differed from each other in many other karyotypic characters. The toothed morphs were characterized by high levels of intra and inter-individual chromosomal variation including several unpairable chromosomes and tiny chromosomes that were not observed in either of the other sympatric species. Three toothed morphs specimens had their cytochrome b DNA fragment (475 bp) identical to O. argenteus, with one exception which its cyt. b DNA sequence was identical to A. giton. Moreover, all toothed morphs ITS-1 DNA sequences were characterized by their similitude to those sequences of Oligosarcus argenteus. On the other hand, all toothed morphs shared more ISSR alleles with A. giton. The data suggested that the toothed morphs were hybrids between A. giton and O. argenteus, representing the first evidence for spontaneous hybridization between two Neotropical fish genera. The relevance of such findings in conservation biology and phylogeny assessment were discussed.