Evolução cromossômica de espécies do gênero Ctenomys

Abstract

Ctenomys, popularmente conhecido como tuco-tucos, é o gênero mais especioso entre os roedores subterrâneos, cerca de 65 espécies. Entre os mamíferos, Ctenomys é o grupo com a maior variação cromossômica, com números diploides variando de 2n=10 para C. steinbachi, à 2n=70 para C. pearsoni e C. dorbignyi, além de variações intraespecíficas, C. minutus (2n=42 à 50) e C. lami (2n=54 à 58). No Brasil, são descritas oito espécies de Ctenomys: Ctenomys bicolor (Rondônia), Ctenomys rondoni (Mato Grosso), Ctenomys nattereri (Mato Grosso), Ctenomys flamarioni (Rio Grande do Sul), Ctenomys lami (Rio Grande do Sul), Ctenomys minutus (Santa Catarina e Rio Grande do Sul), Ctenomys ibicuiensi (Rio Grande do Sul) e Ctenomys torquatus (Rio Grande do Sul). Todas as espécies do Sul do Brasil possuem descrição cariotípica e padrão de bandeamento, sendo C. minutus e C. lami, espécies irmãs e que possuem a maior variação cariotípica intraespecífica. Apesar de muitos trabalhos descrevendo os diferentes cariótipos, estudos utilizando citogenética molecular são incipientes e ainda não se tem claro como os mecanismos de especiação cromossômica podem influenciar a diferenciação destas espécies. Enquanto as espécies do Centro-oeste e Norte, apenas C. bicolor possui a descrição do seu cariótipo (2n=40), assim carecem de informações e comparações entre as espécies destas regiões. Sabendo-se destas lacunas o objetivo desta tese foi contribuir no desenvolvimento do conhecimento sobre mecanismos de evolução cromossômica, por meio de diferentes abordagens de análise, aprofundando o conhecimento sobre a organização genômica e cromossômica nas espécies do gênero Ctenomys presentes no Brasil. Para isso, além de uma revisão dos dados citogenéticos do gênero, foram utilizadas métodos de citogenética clássica (NORs, Banda-C e G) e citogenética molecular (FISH – hibridização in situ fluorescente), com diferentes conjuntos de sondas de DNA (de cromossomos inteiros, microssatélites e elemento transponível) em espécies com ocorrência no Brasil. Empregando a técnica de FISH utilizando sondas de microssatélites e elemento transponível (L1) em diferentes citótipos de C. minutus, identificamos o papel das sequências repetitivas na variação cariótipica desta espécie, mostramos que diferentes citótipos apresentam diferenças no padrão de distribuição e na quantidade de sinais para as diferentes sondas. E utilizando sondas de cromossomos inteiros de C. flamarioni, realizamos a pintura cromossômica em diferentes citótipos de C. minutus e C. lami, identificamos os rearranjos intracromossômicos que ocorrerem entre os diferentes citótipos da mesma espécie e as homeologias entre as três espécies. Utilizando estas abordagens de citogenética clássica descremos dois cariótipos para espécies do centro-oeste, além dos padrões de heterocromatina, NORs e bandeamento G para C. bicolor, C. nattereri e C.sp. “xingu” e C. sp “central”. Assim, descrevemos os possíveis rearranjos ocorridos para diferenciação dos cariótipos destas espécies. Essas evidências encontradas demonstram como o gênero Ctenomys é um ótimo modelo para entender evolução cromossômica e os mecanismos de especiação cromossômicas.

Ctenomys, popularly known as tuco-tucos, is the most specious genus among subterranean rodents, with about 65 described species. Among mammals, Ctenomys is the current group that has the greatest chromosomal variation, with diploid numbers ranging from 2n=10 for C. steinbachi, to 2n=70 for C. pearsoni and C. dorbignyi, in addition to intraspecific variations, as in C. minutus (2n=42 to 50) and C. lami (2n=54 to 58). In Brazil, eight species of Ctenomys were described, namely: Ctenomys bicolor (Rondônia), Ctenomys rondoni (Mato Grosso), Ctenomys nattereri (Mato Grosso), Ctenomys flamarioni (Rio Grande do Sul), Ctenomys lami (Rio Grande do Sul), Ctenomys minutus (Rio Grande do Sul and Santa Catarina), Ctenomys ibicuiensi (Rio Grande do Sul) and Ctenomys torquatus (Rio Grande do Sul). All species from southern Brazil have a karyotype description and banding pattern, with C. minutus and C. lami, sister species that have the greatest karyotype variation. Despite many works describing the different karyotypes, studies using molecular cytogenetic are incipient and it is still unclear how chromosomal speciation can influence the differentiation of these species. While the species from Midwest and North, only C. bicolor has the description of its karyotype (2n=40), thus, information and comparisons between the species of these regions are lacking. Knowing these gaps, the objective of this thesis was to contribute to the development of knowledge about the mechanisms of chromosomal evolution through different analysis approaches, deepening the knowledge about the genomic and chromosomal organization in species of the genus Ctenomys present in Brazil. For this, in addition to a review of the cytogenetic data of the genus, methods of classical cytogenetic (NORs, C-Band, and G) and molecular cytogenetic (FISH - fluorescent in situ hybridization) were used, with different sets of DNA probes (from chromosomes integers, microsatellites, and transposable element) in species occurring in Brazil. Employing the FISH technique using microsatellite probes and transposable element (L1) in different cytotypes of C. minutus, we identified the role of repetitive sequences in the karyotype variation of this species, we showed that different cytotypes present differences in the distribution pattern and the number of signals for the different probes. In addition, using probes of whole chromosomes of C. flamarioni, we performed the chromosome painting in different cytotypes of C. minutus and C. lami, we identified the intrachromosomal rearrangements that occur between the different cytotypes of the same species and the homeologies between the three species. Using these classical cytogenetic approaches, we describe two karyotypes for Midwestern species: heterochromatin, NORs, and G-banding patterns for C. bicolor, C. nattereri, and C.sp. "xingu". Thus, we describe the possible rearrangements that occurred to differentiate the karyotypes of these species. This evidence demonstrates how the genus Ctenomys is a great model for understanding chromosomal evolution and the mechanisms of chromosomal speciation.