Contribution of the Malpighian tubules for the maintenance of symbiotic microorganisms in cephalotes ants

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The midgut of Cephalotes ants (Formicidae: Myrmicinae): Ultrastructure of the epithelium and symbiotic bacteria

The ultrastructural analysis of the midgut of Cephalotes atratus. C. clypeatus, and C. pusillus reveled that the midgut epithelium lays on a basal lamina and is composed basically of three cell types: digestive cells, regenerative cells, and goblet cells. In these ants, the rough endoplasmic reticulum, in addition to producing digestive enzymes, is involved in the formation of concretions and ion storage in specialized vacuoles present in the midgut. These concretions are spherocrystals and may contribute to stabilize the pH and to maintain symbiotic bacteria found between microvilli. The ultrastructure analysis of these bacteria revealed the presence of a double envelope typical of gram-negative bacteria. For the three species examined, the ultrastructure similarities are conspicuous, suggesting that this may be the pattern for the genus Cephalotes. Details of the relationship between bacteria and microvilli were examined. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Symbiotic bacteria and the structural specializations in the ileum of Cephalotes ants

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Molecular and ultrastructural profiles of the symbionts in Cephalotes ants

The molecular and ultrastructural profiles of the symbionts found in the midgut and ileum of Cephalotes atratus, Cephalotes clypeatus, and Cephalotes pusillus were determined using the V3 region of the bacterial 16S rDNA gene and transmission electron microscopy (T.E.M.). Two samples of C atratus, three of C clypeatus, and six of C. pusillus were analyzed. The coefficients of similarity ranged from 80% to 94% for the samples of symbionts from C. clypeatus and C. atratus, despite being collected in geographically distant sites. The variability within symbionts found in the samples of C. pusillus varied from 29% to 55%, in samples geographically close as well as distant. PCR-DGGE was effective for the purpose of this study and can be considered a versatile tool to analyze gut microbiota. Details of the ultrastructural aspect of these bacteria are presented. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ileum of the Cephalotes ants: A specialized structure to harbor symbionts microorganisms

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Proventriculus of Cephalotes ants: A structural and comparative analysis

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Sensitivity of ant (Cephalotes) colonies and individuals to antibiotics implies feeding symbiosis with gut microorganisms

Ants in the tribe Cephalotini are exceptional in that they maintain microorganisms in their digestive tract. To understand what these microorganisms mean to the ants, we observed the feeding habits of Cephalotes pusillus and Cephalotes atratus, finding that in nature they feed on extrafloral nectars, homopteran secretions, and bird droppings. Feeding the antibiotic kanamycin to colonies of C. pusillus in the laboratory kills them. Ants desiccate or starve rather than feed on liquids to which the antibiotics gentamycin and netilmycin have been added, but feed and survive on liquids containing nystatin, penicillin, and ampicillin. We identified over 10 microorganisms from the intestine of C. pusillus with different antibiotic-resistance patterns. The bacteria are from the genera Corynebacterium, Brevibacterium, Sphingobacterium, Ochrobactrum, Myroides, Brevundimonas, Alcaligenes, Stenotrophomonas, Moraxella, and Pseudomonas. We hypothesize that the microorganisms provide nutrients to the ants by synthesizing amino acids from carbohydrates and nitrates. We do not know whether the ants collect the bacteria from the environment, but they transmit them to their young. They culture them in their digestive tract, eventually feeding on them.

Comparative morphology of the ileum of three species of Cephalotes (formicidae, myrmicinae)

The histology (H.E.), histochemistry (carbohydrates, proteins, collagen, and calcium), enzyme profile (ATPase and Acid phosphatase), and ultramorphology of the ileum of Cephalotes atratus, C. clypeatus and C. pusillus were studied in order to obtain some information about the similarities of these species. The relationship among these three species, as well as the results obtained for the wall, and the contents of this portion of the digestive tract were discussed. In C. clypeatus the ileum is somewhat smaller than that of C. atratus, despite the similarities in body size. The ATPase results showed 2 different regions: the anterior region responsible for absorbing material from the haemolymph and the posterior region for absorbtion from the ileum lumen. Other histochemical analyses failed to show any differences.

Comparative morphology of the midgut of three species of Cephalotes (Hymenoptera, Formicidae, Myrmicinae)

Studies of histological nature, histochemistry and ultra-morphology of the midgut of three species of ants belonging to the genus Cephalotes (atratus, clypeatus and pusillus) were performed. In histology H-E was employed, and in histochemistry techniques for detection of carbohydrates, proteins in general and collagen and calcium fibers were used. The results obtained from this second technique made possible some discussion about the pH of the midgut of these insects. The species are identical in the characters under study. The digestive cells exhibited a secretion that is typical of ants, the apocrine type.

Comparative study of the histology, histochemistry and ultramorphology of the proventriculus in the cephalotini tribe (Hymenoptera: Formicidae)

The use of optical microscopy and scanning electron microscopy propitiated the comparative examination of the nature of the histology, histochemistry and ultramorphology of the proventriculus bulb of Cephalotes atratus, C. clypeatus and C. pusillus. This portion of the digestive tract possesses highly sclerotized cuticular projections which act in the selection of victuals. A layer of amorphous material with mucous characteristics is present over the cuticle projections. That layer seems to optimize the efficiency of the proventriculus in the selection of food for social function in the colony (trophallaxis). More details of the characteristics of this structure are described in this study.

Simbiontes do trato digestivo de formigas (Hymenoptera : Formicidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização molecular do gênero Cephalotes (Hymenoptera, Formicidae) e da presença e frequência do endossimbionte Wolbachia

As formigas do gênero Cephalotes, rapidamente identificadas por suas operárias polimórficas de cutícula resistente e cabeça achatada possuem seu sucesso ecológico creditado à sua dieta predominantemente generalista e nidificação em cavidades pré-existentes de troncos de árvores. Possuem hábitos exclusivamente arborícolas e ocorrem nos trópicos e subtrópicos do Novo Mundo possuindo ampla distribuição geográfica. O grupo apresenta uma interessante associação com microorganismos. No presente trabalho foi feita a caracterização molecular e estudo de relações filogenéticas do gênero através da amplificação e sequenciamento de fragmento do gene 28S do DNA Nuclear de três populações localizadas em Rio Claro-SP e São José do Rio Preto-SP de duas espécies de Cephalotes: C. pusillus e C. clypeatus. Também foi feito o levantamento da ocorrência e frequência do endossimbionte Wolbachia em sete populações de Cephalotes localizadas em São José do Rio Preto-SP, Guaraci-SP, São Carlos-SP, Araraquara-SP, Delfinópolis-MG e Rio Claro-SP; abrangendo três espécies: C. pusillus, C. clypeatus e C. atratus. Esse levantamento foi realizado com a utilização de ferramentas moleculares para a análise do gene codificador da proteína de superfície de membrana do endossimbionte, o wsp. Para analises de filogenia e também do endossimbionte, foi realizada a extração do DNA total de operárias, a amplificação do gene através da técnica de PCR utilizando os primers já estabelecidos e em seguida, as amostras foram sequenciadas pelo método de Sanger. Os resultados obtidos mostraram relações monofiléticas dentro da subfamília Myrmicinae, a qual pertence o gênero Cephalotes. As análises do gene 28S trouxeram resultados otimistas no estudo da caracterização molecular do grupo. Os resultados da analise do endossimbionte corroboraram com estudos anteriores com outras espécies do gênero Cephalotes, onde ocorreu alta...

Caracterização molecular do gênero Cephalotes (Hymenoptera, Formicidae) e da presença e frequência do endossimbionte Wolbachia

As formigas do gênero Cephalotes, rapidamente identificadas por suas operárias polimórficas de cutícula resistente e cabeça achatada possuem seu sucesso ecológico creditado à sua dieta predominantemente generalista e nidificação em cavidades pré-existentes de troncos de árvores. Possuem hábitos exclusivamente arborícolas e ocorrem nos trópicos e subtrópicos do Novo Mundo possuindo ampla distribuição geográfica. O grupo apresenta uma interessante associação com microorganismos. No presente trabalho foi feita a caracterização molecular e estudo de relações filogenéticas do gênero através da amplificação e sequenciamento de fragmento do gene 28S do DNA Nuclear de três populações localizadas em Rio Claro-SP e São José do Rio Preto-SP de duas espécies de Cephalotes: C. pusillus e C. clypeatus. Também foi feito o levantamento da ocorrência e frequência do endossimbionte Wolbachia em sete populações de Cephalotes localizadas em São José do Rio Preto-SP, Guaraci-SP, São Carlos-SP, Araraquara-SP, Delfinópolis-MG e Rio Claro-SP; abrangendo três espécies: C. pusillus, C. clypeatus e C. atratus. Esse levantamento foi realizado com a utilização de ferramentas moleculares para a análise do gene codificador da proteína de superfície de membrana do endossimbionte, o wsp. Para analises de filogenia e também do endossimbionte, foi realizada a extração do DNA total de operárias, a amplificação do gene através da técnica de PCR utilizando os primers já estabelecidos e em seguida, as amostras foram sequenciadas pelo método de Sanger. Os resultados obtidos mostraram relações monofiléticas dentro da subfamília Myrmicinae, a qual pertence o gênero Cephalotes. As análises do gene 28S trouxeram resultados otimistas no estudo da caracterização molecular do grupo. Os resultados da analise do endossimbionte corroboraram com estudos anteriores com outras espécies do gênero Cephalotes, onde ocorreu alta...

Caracterización de la población de C. atratus en la zona de influencia del Aeropuerto Internacional Augusto. C. Sandino en el municipio de Managua

El presente estudio consistió en la caracterización de la población de Coragyps atratus Bechstein (Zopilote) para diseñar estrategias de manejo y control de la especie que disminuyan los riesgo de peligro aviario en la zona de influencia del Aeropuerto Internacional Augusto C. Sandino en el municipio de Managua en un área de 1086.86 km2. Se emplearon diferentes métodos para la toma de datos que incluyeron conteos y observaciones por medios terrestres y aéreos. Los resultados obtenidos permiten determinar para cada población su comportamiento durante el día e identificación de la existencia de dos colonias principales de zopilotes; una en el sector Oeste del municipio de Managua correspondiente a las lagunas de Asososca y Nejapa, en la cual se estimaron 4384 individuos y otra en el sector Este, colindante con el municipio de Tipitapa con un estimado de 4,201 individuos. El patrón de desplazamiento en el sector Este fue de forma aleatoria contraria al sector Oeste que fue de forma gregaria con una trayectoria de vuelo que incluye el triángulo Nejapa – Chureca – Ciudad Sandino. La altura media a las que fueron observados los zopilotes en el sector Este fue de 261.18 m y 496.33 m en el sector Oeste siendo las horas de la mañana entre las 04:30am a las 12:00md las que reflejan mayor actividad en ambas colonias. Las aerovías más afectadas son las aerovías de salida o de llegada Nor-Este y las aerovías de llegada Nor-Oeste y Sur-Oeste, debido a su intersección con los sitios de alimentación de las aves. La disponibilidad de alimentos en cantidades suficientes parece ser el factor más importante que explica la permanencia de éstas aves en ambos sectores.

The complete mitochondrial genomes of the whistling duck (Dendrocygna javanica) and black swan (Cygnus atratus): dating evolutionary divergence in Galloanserae

Galloanserae is an ancient and diverse avian group, for which comprehensive molecular evidence relevant to phylogenetic analysis in the context of molecular chronology is lacking. In this study, we present two additional mitochondrial genome sequences of Galloanserae (the whistling duck, Dendrocygna javanica, and the black swan, Cygnus atratus) to broaden the scope of molecular phylogenetic reconstruction. The lengths of the whistling duck's and black swan's mitochondrial genomes are 16,753 and 16,748 bases, respectively. Phylogenetic analyses suggest that Dendrocygna is more likely to be in a basal position of the branch consisting of Anatinae and Anserinae, an affiliation that does not conform to its traditional classification. Bayesian approaches were employed to provide a rough timescale for Galloanserae evolution. In general, a narrow range of 95% confidence intervals gave younger estimates than those based on limited genes and estimated that at least two lineages originated before the Coniacian epoch around 90 MYA, well before the Cretaceous-Tertiary boundary. In addition, these results, which were compatible with estimates from fossil evidence, also imply that the origin of numerous genera in Anseriformes took place in the late Oligocene to early Miocene. Taken together, the results presented here provide a working framework for future research on Galloanserae evolution, and they underline the utility of whole mitochondrial genome sequences for the resolution of deep divergence.