Mitochondrial DNA-like sequence in the nuclear genome of Saguinus (Callitrichinae, Primates): transfer estimation

Seqüências tipo mitocondriais têm comumente sido encontradas no genoma nuclear de diversos organismos. Quando acidentalmente incluídas em estudos de seqüências mitocondriais, diversas conclusões errôneas podem ser obtidas. No entanto, estes pseudogenes nucleares tipo mitocondriais podem ser usados para a estimativa da taxa relativa de evolução de genes mitocondriais e também como grupo externo em análises filogenéticas. No presente trabalho, seqüências mitocondriais com características do tipo de pseudogene, tais como deleções e/ou inserções e códons de parada, foram encontradas em tamarins (Saguinus spp., Callitrichinae, Primates). A análise filogenética permitiu a estimativa do tempo da migração da seqüência mitocondrial para o genoma nuclear e algumas inferências filogenéticas. A escolha de um grupo externo não adequado (Aotus infulatus) não permitiu uma reconstrução filogenética confiável da subfamília Callitrichinae. A divergência bastante antiga de Cebidae (Callitrichinae, Aotinae e Cebinae) pode ter favorecido o aparecimento de homoplasias, obscurecendo a análise.

Low levels of genetic diversity depicted from mitochondrial DNA sequences in a heavily exploited marine fish (Cynoscion acoupa, Sciaenidae) from the Northern coast of Brazil

The acoupa weakfish (Cynoscion acoupa - Sciaenidae) is a marine species of croaker with estuarine-dependent behavior, found in the western Atlantic from Panama to Argentina. It is one of the most exploited food fish on the northern coast of Brazil. In this study, DNA sequences were determined from the entire control region (D-loop) of the mitochondrial genome of 297 individuals collected during seven different months between December 2003 and August 2005 on the northern coast of Brazil (Amapá and Pará). Genetic variability expressed by haplotype (h = 0,892) and nucleotide (p = 0,003) diversities were low compared to other heavily exploited marine fish species from the western Atlantic and eastern Asia. AMOVA depicted a lack of genetic structuring among the samples from different years, indicating the presence of a single stock of C. acoupa within the sample area. The possible reasons for the low levels of genetic diversity are discussed. These results demonstrate a need for the monitoring of C. acoupa harvesting and the preservation of the estuaries within its geographic range, considering that this large fish depends on estuarine ecosystems during part of its life cycle.

Sciaenidae fish of the Caeté River estuary, Northern Brazil: mitochondrial DNA suggests explosive radiation for the Western Atlantic assemblage

Sciaenids are fish which are normally abundant in tropical estuaries of the western Atlantic. Studies on the Caeté river estuary in the northern Brazilian state of Pará have revealed that in this area Sciaenidae is the dominant family, comprising almost 50% of all teleosts sampled. In this paper we present the results of the first phylogenetic study on South American estuarine sciaenids, during which we obtained mitochondrial gene 16S sequences from 15 species belonging to eight genera occurring in the Caeté estuary. Intergeneric nucleotide divergences varied from 5 to 15%, Lonchurus and Menticirrhus being the most divergent lineages. Nucleotide divergences were quite variable amongst species of the same genus, ranging from 1.2% (Stellifer microps x Stellifer naso) to 8.4% (Menticirrhus americanus x Menticirrhus littoralis). Cladograms based on maximum parsimony, minimum evolution and maximum likelihood depicted an explosive diversification pattern for the western Atlantic sciaenid assemblage. Our analysis further reveals a very close relationship between Bairdiella and Stellifer, a monophyletic clade which emerged during the more recent diversification events of the Sciaenidae family. The phylogenetic reconstruction suggests the need for a revision of the taxonomy and nomenclature of the Bairdiella/Stellifer group.

Phylogenetic analysis of 16S mitochondrial DNA data in sloths and anteaters

We sequenced part of the 16S rRNA mitochondrial gene in 17 extant taxa of Pilosa (sloths and anteaters) and used these sequences along with GenBank sequences of both extant and extinct sloths to perform phylogenetic analysis based on parsimony, maximum-likelihood and Bayesian methods. By increasing the taxa density for anteaters and sloths we were able to clarify some points of the Pilosa phylogenetic tree. Our mitochondrial 16S results show Bradypodidae as a monophyletic and robustly supported clade in all the analysis. However, the Pleistocene fossil Mylodon darwinii does not group significantly to either Bradypodidae or Megalonychidae which indicates that trichotomy best represents the relationship between the families Mylodontidae, Bradypodidae and Megalonychidae. Divergence times also allowed us to discuss the taxonomic status of Cyclopes and the three species of three-toed sloths, Bradypus tridactylus, Bradypus variegatus and Bradypus torquatus. In the Bradypodidae the split between Bradypus torquatus and the proto-Bradypus tridactylus / B. variegatus was estimated as about 7.7 million years ago (MYA), while in the Myrmecophagidae the first offshoot was Cyclopes at about 31.8 MYA followed by the split between Myrmecophaga and Tamandua at 12.9 MYA. We estimate the split between sloths and anteaters to have occurred at about 37 MYA.

Mitochondrial DNA mapping of social-biological interactions in Brazilian Amazonian African-descendant populations

ABSTRACT: The formation of the Brazilian Amazonian population has historically involved three main ethnic groups, Amerindian, African and European. This has resulted in genetic investigations having been carried out using classical polymorphisms and molecular markers. To better understand the genetic variability and the micro-evolutionary processes acting in human groups in the Brazilian Amazon region we used mitochondrial DNA to investigate 159 maternally unrelated individuals from five Amazonian African-descendant communities. The mitochondrial lineage distribution indicated a contribution of 50.2% from Africans (L0, L1, L2, and L3), 46.6% from Amerindians (haplogroups A, B, C and D) and a small European contribution of 1.3%. These results indicated high genetic diversity in the Amerindian and African lineage groups, suggesting that the Brazilian Amazonian African-descendant populations reflect a possible population amalgamation of Amerindian women from different Amazonian indigenous tribes and African women from different geographic regions of Africa who had been brought to Brazil as slaves. The present study partially mapped the historical biological and social interactions that had occurred during the formation and expansion of Amazonian African-descendant communities.

Aplicação de redes neurais artificiais na classificação de padrões filogeográficos com base na variabilidade genômica do DNA mitocondrial

Historicamente, o processo de formação das populações da Amazônia, assim como de todo território brasileiro, envolveu três grupos étnicos principais: o ameríndio, o europeu e o africano. Como conseqüência, estas populações possuem em geral constituição miscigenada do ponto de vista social e biológico. Desde o final do século passado, estudos do DNA mitocondrial (mtDNA) tem sido desenvolvidos com o propósito de estimar a mistura interétnica presente nestas populações. Para isto, é de fundamental importância a classificação de uma determinada linhagem de mtDNA em um dos mais de 250 haplogrupos/subclados propostos na literatura. Com o objetivo de desenvolver um sistema automatizado, preciso e acurado de classificação de seqüências (linhagens) de mtDNA, o presente trabalhou lançou mão da técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA’s) tendo como base os estudos de filogeografia. Para esta classificação, foram desenvolvidas quatro redes neurais artificiais diretas, com múltiplas camadas e algoritmo de aprendizagem de retropropagação. As entradas de cada rede equivalem às posições nucleotídicas polimórficas da região hipervariável do DNA mitocondrial, as quais retornam como saída a classificação específica de cada linhagem. Posterior ao treinamento, todas as redes apresentaram índices de acerto de 100%, demonstrando que a técnica de Rede Neural Artificial pode ser utilizada, com êxito, na classificação de padrões filogeográficos com base no DNA mitocondrial.

Análises moleculares da região controle do DNA mitocondrial de astrocitomas na população paraense

O câncer do sistema nervoso central representa 2% de todas as neoplasias malignas na população mundial e 23% dos casos de câncer infantil. No Brasil, estimam-se 4.820 casos deste câncer em homens e 4.450 em mulheres para o ano de 2012. Os gliomas são tumores do sistema nervoso central formados a partir de células da glia e somam mais de 70% do tumores cerebrais. A propriedade mais importante dos gliomas é sua capacidade de evasão imunológica. Idade, etnia, gênero e ocupação podem ser considerados fatores de risco para o surgimento de gliomas, e são duas vezes mais frequentes em afro-americanos. O astrocitoma é o tumor glial mais frequente, constituindo cerca de 75% dos casos de gliomas. Estes tumores são classificados em quatro graus, de acordo com a Organização Mundial de Saúde. O DNA mitocondrial está relacionado com o desenvolvimento e a progressão de vários tipos de tumores. A mitocôndria é responsável pelo balanço energético celular e está envolvida no disparo da apoptose em resposta ao estresse oxidativo. Mutações na D-LOOP podem alterar a taxa de replicação do DNA e aumentar o risco do desenvolvimento do câncer. Neste estudo foram analisadas 29 amostras de astrocitoma classificados de acordo com a OMS. Nossos dados sugerem que os astrocitomas de baixo grau podem estar relacionados à herança genética, tornando portadores de alguns polimorfismos ou mutações específicas, mais suscetíveis ao risco de desenvolver a doença, e os de alto grau podem estar relacionados à exposição prolongada aos agentes carginógenos. Foram identificados polimorfismos e mutações onde alguns apresentaram relação com o risco do desenvolvimento de astrocitomas e com a progressão da doença. A inserção de dois ou mais nucleotídeos nas regiões de microssatélites pode causar sua instabilidade e contribuir com o surgimento do câncer. A deleção no sítio 16132 pode ser um marcador para astrocitoma de alto grau, assim como a inserção de duas ou mais citosinas no sítio 16190 pode ser um marcador específico para astrocitomas. As mutações heteroplásmicas podem ser determinantes para o surgimento e/ou progressão de astrocitomas de alto grau.

Genetic characterization of native and introduced populations of the neotropical cichlid genus Cichla in Brazil

A molecular phylogenetic analysis based on mitochondrial 16S ribosomal DNA and Control Region sequences from native and introduced populations was undertaken, in order to characterize the introduction of Cichla (peacock bass or tucunaré) species in Brazil. Mitochondrial DNA haplotypes found in introduced fish from Minas Gerais state (southeastern Brazil) clustered only with those from native species of the Tocantins River (Cichla piquiti and C. kelberi), thereby suggesting a single or, at most, few translocation acts in this area, even though with fish from the same source-population. Our study contributes to an understanding of the introduction of Cichla in regions of Brazil outside the Amazon basin, and adds phylogenetic data to the recently describe Cichla species, endemic from the Tocantins-Araguaia basin.

Population analysis of Scomberomorus cavalla (Cuvier, 1829) (Perciformes, Scombridae) from the Northern and Northeastern coast of Brazil

Scomberomorus cavalla é uma espécie de peixe pelágico amplamente distribuído na costa oeste do Atlântico, e uma diminuição no seu nível de captura tem sido verificada nos E.U.A e Golfo do México, comparada com os níveis alcançados pela espécie no passado. Da mesma forma, em algumas áreas do Brasil, há indícios de sobre-exploração. Entretanto, não existem estudos moleculares que visam o manejo deste importante item. Desta forma, no presente estudo, foram seqüenciados 380 pares de bases nucleotídicas da região da Alça-D do DNA mitocondrial de amostras provenientes de desembarque em Macapá, Bragança e Fortaleza. As análises filogenéticas e populacionais revelaram que há apenas uma população panmítica e baixos níveis de variabilidade genética foram observados. Estes resultados, assim como a observada sobre-exploração de S. cavala, representam dados muito importantes para o estabelecimento do manejo deste estoque a fim de prevenir um colapso ou risco de extinção no futuro.

Variação morfológica, vocal e molecular em Hylopezus macularius (Temminck, 1830) (Aves, Grallariidae)

A dissertação foi elaborada no formato de artigo, intitulado de “Systematic revision of the spotted antpitta Hylopezus macularius, (Grallariidae), with description of a cryptic new species from brazilian Amazonia”, a ser submetido para a revista The AUK, formatado segundo os padrões da revista. Uma revisão sistemática da espécie politípica Hylopezus macularius (Grallariidae), baseada em caracteres morfométricos, de plumagem, vocais e moleculares, é apresentada. As análises morfológicas e vocais foram baseadas, respectivamente, em 45 espécimes e em 104 gravações. As filogenias moleculares basearam-se em 1.371 pares de bases de ADN dos genes mitocondriais 16S, ND2, e cyt b de 26 espécimes, incluindo diversos táxons como grupos externos. Nossos resultados revelaram a existência de um táxon não descrito, endêmico do interflúvio Xingu - Madeira, cripticamente similar morfologicamente ao paraensis, mas distinguível vocal e geneticamente do último e de todos os outros táxons agrupados sob H. macularius. As árvores moleculares obtiveram forte apoio e monofiletismo recíproco entre as quatro linhagens principais de H. macularius, três das quais correspondem aos táxons já nomeados (dilutus, macularius, e paraensis), e um ao táxon anônimo, que é descrito neste trabalho. Nós mostramos que aqueles quatro táxons são mutuamente diagnosticáveis através de uma combinação de características vocais e morfológicas, portanto recomendamos tratá-los como espécies separadas. Datas das árvores moleculares indicaram que as separações entre espécies do complexo ocorreram entre 2.92 e 0.78 milhões de anos, com as separações mais antigas concentradas no noroeste da Amazônia (através do rio Negro) e as mais recentes na parte sudeste da bacia (através do rio Xingu).

Genetic variation in native and farmed populations of Tambaqui (Colossoma macropomum) in the Brazilian Amazon: regional discrepancies in farming systems

O tambaqui, Colossoma macropomum, é a espécie de peixes mais popularmente usada para a aquicultura no Brasil, mas não há nenhum estudo comparando a variação genética entre as populações nativas e de cultivo desta espécie. No presente estudo foram analisadas sequências de DNA mitocondrial para avaliar a diversidade genética entre duas populações selvagens, um plantel de produção de alevinos, e uma amostra de estoques de piscicultura, todos da região de Santarém, no oeste do estado do Pará. Níveis similares de diversidade genética foram encontrados em todas as amostras e, surpreendentemente, o plantel mostrou expressiva representação da diversidade genética registrada em populações selvagens. Estes resultados contrastam consideravelmente com os do estudo anterior de estoques cultivados nos estados do Amapá, Pará, Piauí, Rondônia, que registrou apenas dois haplótipos, indicando uma longa história de endogamia nas matrizes utilizadas para a produção de alevinos. Os resultados dos dois estudos mostram dois cenários distintos de aquicultura do tambaqui na Amazônia, que devem ser melhor avaliados, a fim de garantir o sucesso da expansão da atividade na região, e no resto do Brasil, já que o tambaqui e seus híbridos agora são cultivados em todo o país.

A test of the utility of DNA barcoding in the radiation of the freshwater stingray genus Potamotrygon (Potamotrygonidae, Myliobatiformes)

DNA barcoding is a recently proposed global standard in taxonomy based on DNA sequences. The two main goals of DNA barcoding methodology are assignment of specimens to a species and discovery of new species. There are two main underlying assumptions: i) reciprocal monophyly of species, and ii) intraspecific divergence is always less than interspecific divergence. Here we present a phylogenetic analysis of the family Potamotrygonidae based on mitochondrial cytochrome c oxidase I gene, sampling 10 out of the 18 to 20 valid species including two non-described species. Potamotrygonidae systematics is still not fully resolved with several still-to-be-described species while some other species are difficult to delimit due to overlap in morphological characters and because of sharing a complex color patterns. Our results suggest that the family passed through a process of rapid speciation and that the species Potamotrygon motoro, P. scobina, and P. orbignyi share haplotypes extensively. Our results suggest that systems of identification of specimens based on DNA sequences, together with morphological and/or ecological characters, can aid taxonomic studies, but delimitation of new species based on threshold values of genetic distances are overly simplistic and misleading.