Variação cromossômica em Ctenomys minutus ao longo da sua distribuição geográfica

Abstract

Os roedores fossoriais do gênero Ctenomys formam um grande grupo com 56 espécies, sendo os mamíferos dominantes da exploração do nicho subterrâneo neste continente. Apresentam grande variação cariotípica, com o número diplóide variando entre 10 em C. steinbachi a 70 em C. pearsoni. Dentre as espécies observadas no sul do Brasil, C. minutus é a que apresenta a distribuição mais ampla, ocorrendo desde o município de Jaguaruna, em Santa Catarina até São José do Norte no estado do Rio Grande do Sul. Sete números diplóides e oito citótipos eram descritos anteriormente para a espécie, sendo eles: 2n=42, 45, 46a, 46b, 47, 48, 49, 50a, apresentando, inclusive, zonas de hibridação entre 2n=46-48 e 2n=48 e 42. Com o objetivo de caracterizar, descrever e comparar os citótipos encontrados com os demais descritos para a espécie, analisando-os filogeneticamente, uma amostra de 51 espécimes de Ctenomys minutus Nehring,1887, foi coletada ao longo região da Planície Costeira do RS, entre os municípios de Tavares (31°23'S; 51°09'N) e São José do Norte (31°52'S; 51°54'N). Foram definidos cinco pontos de coleta ao longo da área de estudo, sendo os mesmos, distanciados cerca de 20km entre si. O material foi obtido a partir de medula óssea (FORD & HAMERTON, 1956) e analisado por meio das técnicas de coloração convencional, bandamento G (SEABRIGTH, 1971), bandamento C (SUMNER, 1972), NOR (HOWELL & BLACK 1980) e o material de meiose, segundo FORD & EVANS (1959). Para a realização da técnica de FISH, utilizou-se o kit de sondas “todos os telômeros humanos” (ONCOR). A homeologia dos caracteres entre os diversos citótipos foi estabelecida através de bandamento G e C e os caracteres foram definidos conforme MODI (1987) e ORTELLS (1995). Para a análise filogenética utilizou-se o método de “outgroup”, sendo escolhido C. lami como grupo externo, pois, segundo FREITAS (2001) mais antigo em relação a C. minutus A distribuição geográfica da espécie foi ampliada em cerca de 90km, passando o limite sul, do município de Tavares para o município de São José do Norte. Cinco números diplóides e três citótipos foram encontrados, 2n = 46b, 47b, 48b, 49b e 50b, sendo que, apenas 46b era descrito para a espécie. Em todos os citótipos estudados, o par sexual está representado, nos machos, por um cromossomo X submetacêntrico e um cromossomo Y acrocêntrico de tamanho similar ao braço longo de seu par e nas fêmeas, por um par X submetacêntrico. Comparando-se os padrões de bandas G dos cariótipos de C. minutus pode-se notar que 2n=50a, encontrado em Jaguaruna apresenta os cromossomos 20 e 17 e que esses estão fusionados na forma 2n=50b de São José do Norte. O par 2 está fissionado em 2n=50b, sendo que apresenta ainda uma inversão pericentromérica que o transforma em um metacêntrico. Os cromossomos 23 e 19 são mantidos entre as formas e o mesmo acontece entre os cromossomos 22, 24 e 16. Os citótipos 2n=48a e 2n=48b apresentam os mesmos cromossomos, com exceção do braço curto 2p de 2n=48b, que se apresenta na forma metacêntrica. No que se refere aos híbridos, 2n=47b difere de 2n=47a pelo par heterozigoto, formado pelos cromossomos 24 e 16 em 2n=47b e pelo par 2 em 2n=47a. Já em 2n=49a e 2n=49b a diferença não está no par heterozigoto, formado pelos cromossomos 23 e 19, mas sim, no par 2, que encontra-se fusionado em 2n=49a e fissionado com inversão em 2n=49b e nos cromossomos 20 e 17, que encontram-se fissionados em 2n=49a e fusionados em 2n=49b Pouca quantidade de heterocromatina constitutiva foi encontrada no bandamento C dos três citótipos analisados. Somente três autossomos apresentaram um bloco de heterocromatina constitutiva, que ocupou todo o braço curto em 48b e 50b e apenas um autossomo em 46b. Também o cromossomo Y nos machos, independente de seu citótipo, é totalmente positivo. Em relação a NOR, todos os citótipos analisados apresentaram marcação na constrição secundária do braço longo do par marcador. No que se refere à meiose, a aparente ausência de trivalentes em ambos os heterozigotos, aliada ao fato de que, em algumas diacineses, em vez da presença do número esperado de bivalentes mais o trivalente, observar-se um cromossomo a mais, pode indicar a presença de um univalente. A seqüência telomérica foi observada em todas as extremidades dos cromossomos. Não foram observadas bandas teloméricas etópicas em 2n=50b. Em 2n=46b e 48b, a desnaturação das metáfases não possibilitou a análise. Para a análise filogenética, apenas cinco caracteres puderam ser analisados. A árvore de consenso separou os citótipos em três grupos: o mais basal representado apenas por 50a, outro por 46a, 48a e 42 e o terceiro, possuindo as características mais apomórficas, representado por 46b, 48b e 50b. O índice de consistência obtido foi de 0.71 e o índice de retenção foi de 0.75. O caracter 01 (fusão 20/17) foi o principal responsável pela separação de 50a do restante dos citótipos. A formação do grupo basal pode ser explicada pela presença do Rio Araranguá, que atuaria como uma barreira geográfica. Quanto à separação dos outros dois grupos, duas hipóteses puderam ser formuladas. Uma, explicada por fatores extrínsecos e outra por fatores intrínsecos. Como nenhuma barreira geográfica que explique a separação foi encontrada, a explicação alternativa é que os dois rearranjos 02 e 05, que dão suporte a um dos grupos, poderiam ser responsáveis pelo surgimento de uma barreira reprodutiva. Para testar essas duas hipóteses, contudo, mais estudos devem ser realizados. Os achados indicam também a existência de duas novas zonas híbridas para a espécie, com, pelo menos uma delas, resultante de um contato secundário, após regressão do nível do mar e fechamento da ligação existente entre a lagoa dos Patos e o oceano, na feição atualmente denominada de Barra Falsa, na localidade de Bojuru, à cerca de 2.300 anos. Mais coletas devem ser realizadas para confirmar a existência desta zona.

The rodents of the genus Ctenomys form a large group of fifty-six species, being the dominating mammals occupying the subterranean niche in South America. Chromosome polymorphism among species ranges from 2n=10 to 70. Among the species observed in southern Brazil, C. minutus is the one with the widest geographic distribution, inhabiting the sand fields and dunes that extend from Jaguaruna, in the State of Santa Catarina, to São José do Norte, in the state of Rio Grande do Sul. Seven diploid numbers and eight cytotypes were previously described for this species: 2n=42, 45, 46a, 47, 48, 49, 50a, including the existence of hybrid zones between 2n=46 and 48, and 2n=48 and 42. A sample of 51 specimens of Ctenomys minutus Nehring, 1887 was collected along the Coastal Plain of Rio Grande do Sul, between collection points Tavares (31o23’S 51o09’N) and São José do Norte (31o52’S 51o54’N). Five collection points were actually defined along this area, distancing each other by approximately 20km. The geographic distribution of C. minutus was enlarged in 90km from Tavares to São José do Norte in south way. Three cytotypes and five karyotypes were found, 2n = 46b, 47b, 48b, 49b and 50b, four of which, were not described for the specie. The animals were captured with the use of Oneida Victor no 0 traps. Chromosomes were obtained from bone marrow according to FORD and HAMERTON (1956) and analyzed through G (SEABRIGHT, 1971) and C band patterns (SUMNER, 1972). The characterization of nucleolus organizer regions (NOR) was done through techniques, developed by HOWELL and BLACK (1980). For the fluorescence in situ hybridization (FISH), the all-telomeric human probes (ONCOR) were used. The phylogenetic analysis was performed through the outgroup method using the TREE GARDENER 2.2 software, considering C. lami as outgroup, since it is ancient in relation to C. minutus, according to FREITAS (2001). In all the cytotypes studied, the sex pair is represented by a submetacentric X chromosome and an acrocentric Y chromosome sized similarly to its pair’s long arm in the males. In the females, it is represented by a submetacentric X pair. Analyzing the G-band patterns found, and comparing them with those described by FREITAS (1997), it was observed that in cytotypes 50a and 50b, pairs 17 and 20 of the Jaguaruna cytotypes are fused in the São José do Norte karyotype, while pair 2 identified in 2n=50 from Jaguaruna is fissioned in São José do Norte. Cytotype 2n=48b differs from 2n=48a because of the presence of an inversion in chromosome 2p, which transforms it in a metacentric chromosome. Cytotype 47b’s difference from 47a stems from the heterozygote pair, which is formed by a 24/16 rearrangement in the former, and by a 2p/2q rearrangement in latter. 49a and 49b differ not because of the heterozygote pair, but because of the 2p/2q rearrangement, which is fused in 2n=49a and fissioned in 2n=49b, and by rearrangement 20/17 fissioned in 2n=49a and fused in 2n=49b. Constitutive heterochromatin was found in small quantity in the C banding for the three cytotypes analyzed. Only three autosomes presented it, occupying the entire length of the short arm in 2n=48b and 2n=50b and only one autosome in 2n=46b. Chromosome Y in males, independent of its cytotype, also showed positive. The nucleoulus organizer region (NOR) was found to be located in the secondary constriction of the long arm of pair 8. The probe hybridization was found in the telomeric regions of both short and long arms, of all chromosomes in the 2n=50b cytotype. No etopic signs were detected around the centromeres. In both 48b and 46b the desnaturation of the chromosomes did not allow the analysis. For the phylogenetic analysis, only five characters could undergo the analysis. The consense tree separated the karyotypes into three groups: the most basal one being represented only by 50a; 46a, 48a, and 42 formed another one; and the third group, represented by 46b, 48b and 50b, showing more apomorphic characteristics. The consistency index was 0.71 and the retention index, 0.75. Character 1 (fusion 20/17) was the main responsible for the separation of 50a from the remaining karyotypes. The group formed by 46b, 48b, and 50b was found to be supported by two synapomorphys, of character 2 (fusion 2p/2q) and character 05 (presence of heterochromatin in the marker pair). Character 4 (fusion 22/24/16) represented an autapomorphy for its respective cytotypes. The formation of the basal group can be explained by the presence of the Araranguá River, which acts as a geographical barrier. Regarding the other two groups’ separation, two hypotheses could be formulated. The first can be explained by extrinsic factors; the other one could be due to intrinsic factors. As there are no geographic barriers that can account for the separation, the alternative explanation would be that rearrangements 2 and 5, which support one of the groups, could be responsible for the appearance of a reproductive barrier. However, more studies are required for to test of these hypotheses. The present findings also indicate the existence of two possible new hybrid zones for this species – one of them, at least, being the result of a secondary ntact after the regression of the sea level and the closing of a connection between Patos Lagoon and the Atlantic Ocean, called Barra Falsa, in a location called Bojuru, approximately 2,300 years ago. More collects are also required to confirm this.