Avaliação da genotoxicidade induzida por emissões de veículos automotores - Ctenomys minutus como organismo bioindicador

Existe um número crescente de componentes químicos lançados ao meio ambiente, muitos dos quais são capazes de induzir efeitos danosos adversos à saúde de animais e humanos, representando uma causa importante de preocupação por seus possíveis efeitos a longo prazo. O impacto ecológico e os riscos a saúde dos organismos associados com a exposição a poluentes ambientais são extremamente difíceis de se avaliar devido a muitos desses componentes serem parte de misturas complexas. Os gases produzidos pelos motores dos veículos à combustão contém diversos poluentes sabidamente genotóxicos, como óxidos de nitrogênio (NOX), monóxido de carbono (CO), óxidos de enxofre (SOx), hidrocarbonetos (HC) e seus derivados, bem como particulados, e metais (cádmio, cromo, cobre, níquel, vanádio, zinco e chumbo). Todos esses compostos isolados ou associados a outros elementos são tóxicos ou de efeito danoso aos organismos, de forma não totalmente esclarecida. Este estudo teve como objetivo verificar o possível efeito genotóxico das emissões dos automóveis em roedor nativo Ctenomys minutus cronicamente exposto, através do Ensaio Cometa (EC), comparando os resultados com o Teste de Micronúcleos (MN), ambos em sangue periférico. Levando em consideração alguns fatores que pudessem influenciar os resultados dos testes de genotoxicidade, este trabalho ainda teve como objetivos: identificar a presença de alguns agentes envolvidos na poluição gerada pelos veículos; verificar possíveis diferenças sazonais, como temperatura e ventos; e se existe influência da idade e sexo dos roedores. Os C. minutus (Octodontidae-Rodentia), foram capturados em dois campos diferentes, ambos ao lado da estrada RS/030, na cidade de Osório, Estado do Rio Grande do Sul (RS): (a) Amaral, e (b) Weber. Animais para controle externo foram capturados no Campo Maribo à cerca de 3 km de distância de outra estrada (RS/389-Osório/RS), conseqüentemente afastada das emissões dos veículos. No final do período desse estudo, foram capturados 123 animais (73 fêmeas e 50 machos).

Análise de duas possíveis barreiras ao fluxo gênico entre populações de Ctenomys minutus (Rodentia-Ctenomyidae) da planície costeira do sul do Brasil

O gênero Ctenomys (família Ctenomyidae) compreende 50 a 60 espécies de animais conhecidos popularmente como tuco-tucos. De hábito fossorial, este grupo representa os mamíferos dominantes na exploração do nicho subterrâneo na Região Neotropical. A distribuição das espécies é bastante fragmentada, influenciada por vários fatores limitantes como barreiras ecológicas e geográficas. Seu pequeno poder de dispersação (baixa vagilidade) causa uma restrição ao fluxo gênico. Ctenomys minutus, a espécie alvo deste trabalho, habita campos arenosos e dunas da Planície Costeira do Sul do Brasil, do Rio Grande do Sul até Santa Catarina. Uma interessante característica da espécie é a ampla variação cariotípica, apresentando onze diferentes cariótipos. A fixação destes polimorfismos, bem como a distribuição desta espécie, estão amplamente relacionada a história de formação geológica da região que habita, especialmente a existência de barreiras geográficas. Atualmente, cruzando a área norte de sua distribuição encontram-se a rodovia RS 030, uma via de ligação do interior do estado ao litoral, e o Rio Mampituba, uma barreira geográfica de origem recente. A fim de entender os níveis de fluxo gênico entre populações de Ctenomys minutus e testar a efetividade destas barreiras, este trabalho utilizou quatro loci de microssatélites como marcadores moleculares na determinação da estrutura genética das populações Foram selecionados seis locais de estudo correspondentes a seis populações ao longo da distribuição da espécie. Quatro pontos estão próximos ao Município de Osório e correspondem a duas populações que margeiam a RS 030, Campo Amaral e Campo Weber, ambos situados a uma distância de menos de 100 metros em lados opostos da rodovia (distantes entre si em 1Km), e a Maribo A e Maribo B, populações sem barreira aparente entre si (afastadas em 700m). Outros dois locais estão localizados nos municípios de Torres (RS) e Sombrio (SC) correspondendo as populações do Parque da Guarita e da Praia da Gaivota, respectivamente. Estão separados pelo Rio Mampituba e distantes em 25Km. A obtenção de um fragmento de pele da cauda para posterior extração de DNA foi realizada com a captura dos animais (auxílio de armadilhas do tipo oneida-vitor nº0), retirada do material e devolução dos animais vivos à toca de origem. A amostra contou com 227 indivíduos, sendo 50 para a população de Weber, 50 para Maribo A, 52 para Amaral, 38 para Maribo B,19 para Gaivota e 18 para Torres. Na amplificação dos quatro loci de microssatélites foram empregados primers descritos para a espécie co-genérica C. haigi, obtendo-se ao todo 27 diferentes alelos. A análise das freqüências destes alelos indicou subestruturação populacional nas amostras através de altos valores de Fis baixa heterozigosidade observada e alta probabilidade de subdivisão na análise para a probabilidade do número de populações Os valores de Fst revelaram isolamento entre as populações e, analisados em relação a disposição geográfica entre os locais de coleta, mostraram um padrão de isolamento pela distância. Foram também avaliadas as populações par a par para determinação do isolamento entre elas e níveis de fluxo gênico. Quando analisadas Maribo A e Maribo B observou-se baixo isolamento, com níveis de fluxo da ordem de 1,082 indivíduos/geração para estas populações não separadas por barreiras. Os resultados obtidos para a análise de Torres e Gaivota foram indicadores de alto isolamento, com número de migrantes não efetivo. Para Weber e Amaral obteve-se a menor estruturação, sendo o número de migrantes de 6,33 indivíduos por geração. Acerca destes resultados fica evidenciada a efetividade do Rio Mampituba como barreira ao fluxo gênico entre as populações de Ctenomys minutus de lados opostos de suas margens. Para a RS 030, não houve indicação de sua efetividade como barreira ao fluxo gênico, nem de queda na variabilidade genética das populações próximas quando comparadas às demais populações. Os valores de Fst e número de migrantes, no entanto, sugerem a existência de uma única população inicial atualmente dividida pela presença da rodovia.

Biologia populacional e classificação etária do roedor subterrâneo Tuco-Tuco Ctenomys minutus Nehring, 1887 (Rodentia, Ctenomyidae) na planície costeira do Rio Grande do Sul, Brasil

O roedor subterrâneo tuco-tuco Ctenomys minutus (Rodentia, Ctenomyidae) habita campos arenosos da Planície Costeira do RS. Esta espécie é uma das cinco existentes no Rio Grande do Sul (Brasil), ocorrendo desde o Farol de Santa Marta (SC) até São José do Norte (RS). O objetivo deste trabalho foi descrever a biologia populacional de C. minutus e desenvolver um método para classificação etária individual que utilize medidas corporais de fácil obtenção em campo. Foram realizadas 22 campanhas de amostragens em 14 meses em três locais de amostragem. Foram capturados 191 animais (73 machos e 118 fêmeas) e foram obtidas 39 recapturas ao longo do estudo. Os animais foram capturados com armadilhas Oneida Victor nº 0, anestesiados, marcados e soltos após serem tomadas medidas corporais de peso, comprimento total, comprimento da cauda e largura do dente incisivo. Durante os trabalhos, foram registradas evidências de atividade nas tocas, indicadas pelo bloqueio das aberturas das tocas após a colocação das armadilhas. Foi desenvolvido um método de classificação etária com base em diagramas de dispersão de pontos entre medidas corporais e sua associação com estado reprodutivo de fêmeas. Os resultados demonstram que a utilização de pelo menos duas medidas corporais, associadas às informações de estado reprodutivo permite a construção de um diagrama consistente com os dados biológicos obtidos em campo. Com base nesta constatação, é proposto o Diagrama de Classificação Etária que pode ser utilizado para quaisquer duas medidas, associado a dados de estado reprodutivo, podendo ser adaptado para outras espécies de tuco-tucos Entretanto, o método deve ser aperfeiçoado para machos, possivelmente a partir de informações sobre estruturas reprodutivas internas. As classes etárias utilizadas foram jovem, subadulto e adulto. As fêmeas foram classificadas quanto ao estado reprodutivo em não perfurada, perfurada, cicatrizada e prenhe. O estado reprodutivo de machos não foi determinado porque estes não possuem testículos aparentes. A população de C. minutus estudada foi composta por 84,8 % de adultos, 9,4 % de subadultos e 5,8 % de jovens, com razão sexual nas fases jovem e subadulta de 1:1 e na fase adulta de 0,5 machos:1 fêmea. Há uma época preferencial de acasalamento nos meses de inverno e de nascimentos no final do inverno e primavera. Entretanto, ocorrem indivíduos com atividade reprodutiva durante todas as estações do ano, porém em menor número. Ctenomys minutus atinge a maturidade sexual com aproximadamente seis ou sete meses de idade, com o comprimento do corpo por volta de 155 mm e a partir de 170 mm todos os indivíduos são considerados adultos. Os machos tendem a ser mais pesados que fêmeas de mesmo comprimento, principalmente a partir de 150 mm de comprimento de corpo. O tamanho aproximado de primeira maturação (início da fase adulta) é de 155 mm de comprimento do corpo Com dados de captura-marcação-recaptura foi demonstrado que esta espécie pode viver até aproximadamente três anos. Ctenomys minutus é uma espécie solitária, que compartilha as galerias somente para o acasalamento e durante o cuidado das crias. Aparentemente, os machos não participam do cuidado da prole, uma vez que somente fêmeas foram capturadas na mesma toca que jovens. O menor número mínimo de indivíduos na população de um local de amostragem foi de 20 indivíduos (setembro/2001) e o maior foi de 39 indivíduos (março/2002). A densidade absoluta encontrada em cada dia de amostragem foi de no mínimo sete indivíduos/ha (janeiro/2002) e de no máximo 15 indivíduos/ha (setembro/2002). Não foram detectadas diferenças sazonais no padrão de atividade (IAp), nem no número mínimo de indivíduos na população ou na densidade absoluta (indivíduos/ha) da população estudada.

Impacto automotivo em populações de Ctenomys minutus na planície costeira do RS : avaliação do teor de metais tóxicos e medição de lipoperoxidação

Os metais presentes no material particulado lançado pelas emissões veiculares, quando em grandes concentrações podem apresentar toxicidade aos organismos vegetais e animais. Metais de transição, são na maioria das vezes indutores da formação de radicais livres nos sistemas biológicos, causando uma consequente peroxidação de moléculas orgânicas. A peroxidação de lipídios é uma evidência da injúria causada por radicais livres. Os objetivos deste trabalho são verificar o impacto ambiental causado por tráfego automotivo com caracterização da concentração de metais tóxicos em diferentes compartimentos ambientais em áreas próximas a estradas e a sua correlação com a formação de lipoperóxidos na citada espécie. Foram capturados indivíduos de Ctenomys minutus (em três locais e nas quatro estações do ano) com auxílio de armadilha do tipo Oneida-Victor n° zero e anestesiados com Zoletil. De cada animal foi retirado 1 a 2 ml de sangue de cada animal para quantificação de subprodutos da lipoperoxidação Em cada ponto de amostragem foram retiradas alíquotas de pêlos e pelotas fecais do animal, de vegetação da qual o animal se alimenta e de solo para formação de amostras compostas representativas do ponto de coleta. Foi dosada a concentração de Cd, Ni, Pb e Zn via atomização eletrotérmica em Forno de Grafite ou via atomização em Espectrofotômetro de Chama. Em relação aos aspectos ambientais, o estudo possibilitou a avaliação do grau de contaminação de metais tóxicos em compartimentos do ambiente em estudo, assim como a avaliação de alguns efeitos biológicos causados pelas emissões veiculares em Ctenomys minutus.

Effects of 17α-ethinyl estradiol on the mating system of the sand goby (Pomatoschistus minutus)

In aquatic environments, endocrine disrupting chemicals (EDCs) that interfere with the endocrinology of males and females form a threat to the maintenance of populations. EDCs are a diverse group of natural and manmade chemicals that already at very low concentrations (at nanogram levels) can have severe effects on reproduction by individuals, e.g. complete sex reversal, feminisation of males, impaired reproduction even resulting in near extinction of populations. With regard to fish, despite the extensive literature on physiological effects of EDCs, very little is known about potential population-level effects. In this thesis, I examined how 17α-ethinyl estradiol (EE2), a synthetic estrogen used in oral contraceptive pills, affects the reproductive behaviour of a marine fish, the sand goby (Pomatoschistus minutus). The aims were fourfold. First, I investigated how exposure to EE2 affects courtship and parental care of sand goby males. Secondly, I looked at effects on the mating system and sexual selection. In the third study, I observed the effects of exposure in a social context where exposed males had to compete with non-exposed males for resources and mates. Finally, I studied the effects of exposure on male-male competition and male aggressive behaviour. This work revealed that EE2 exposure impairs the ability of males to acquire and defend a nest, as well as diminishes the attractiveness of males to females by decreasing their courtship and aggressive behaviour. These effects are harmful for a male whose reproductive success is determined by the ability to compete for limited resources and to attract mates. Furthermore, this thesis showed that selection on male size was relaxed after EE2 exposure and male size had a smaller effect on mating success. These effects can be of a profound nature as they interfere with sexual selection, and may in the long run lead to the loss of traits maintained through sexual selection. The thesis shows that an exposure to environmentally relevant levels of EE2 clearly reduces the chances of individuals to reproduce successfully. Furthermore, it strongly suggests that several types of biomarkers should be used to detect and assess the effects of EDC exposure because severe behavioural effects can sometimes be seen before effects are detectable at the molecular or morphometric level. Behavioural assays should be considered an important complementary tool for the standard ecotoxicological assays because observed behavioural changes have direct and negative effects on fitness, while the connection between changes in molecular expression and fitness may be less obvious.

Context-dependent mate choice in the sand goby, Pomatoschistus minutus

The results presented in this thesis show that all females of a given population do not necessarily choose similar mating partners. Specifically, partner preferences of a fish, the sand goby (Pomatoschistus minutus), varied among individual females and depended on the social context at the time of choice. I also show that females assess multiple mate choice cues simultaneously; partner preferences were based more strongly on an interaction effect between different choice cues than on any individual cue. Furthermore, I found that preferred matings involved fitness benefits in the form of increased offspring success, but these benefits were not significantly affected by mate compatibility. Hence, mate choice for partner compatibility does not appear to be an important determinant of the observed variation in female mate preferences in this species. The context-dependency of female mating preferences revealed is relevant to how genetic variation in sexually selected traits might be maintained: as the mating success of a certain male type varies according to the choice context, directional sexual selection on male traits is shown to be less intense than generally thought making for a slower loss of genetic variation in these traits. Mating preferences of sand gobies were assessed by giving females a binary choice between males that differed in body size and/or other focus traits. These association preferences were found to be sexually motivated, repeatable and to correspond to actual mating decisions.

Growth, mortality and yield-per-recruit of the poor cod, Trisopterus minutus capelanus, from the Strait of Sicily

Length-based methods (LBMs) were used to study the growth of Trisopterus minutus capelanus in the Strait of Sicily (Messina Strait). A total of 16,304 'merluzzetto' or poor cod collected by experimental trawling off the southern coast of Sicily during spring, summer, autumn 1986 and winter 1987 were measured in order to estimate the length structure of the population. Length-frequency distribution were analyzed and normal components were discriminated. Von Bertalanffy growth parameters were derived from the mean length of the normal components. The growth parameters obtained by weighted non-linear regression were: K=0.462 (yr super(1)), L sub( infinity )=222.3 (TL,mm) and t sub(o)=-0.679 yr. The resulting growth performance index ( Phi ') was 4.36, a value slightly lower than those derived for Western Mediterranean (mean Phi '=4.45) and Adriatic ( Phi '=4.58) populations and slightly higher than that derived for Hellenic waters ( Phi '=4.27). On the basis of the von Bertalanffy parameters estimated, an array of age-specific instantaneous natural mortality rate (M sub(t)=0.5-1.1) and an average value of total natural mortality rate (Z=2.1 yr super(1)) were estimated and used in the Thompson and Bell yield per recruit (Y/R) analysis in order to evaluate the status of the fishery and forecast the effects of changes in the fishing pattern. Results indicate that this resource is overexploited and that Y/R could be increased by postponing the age at first capture from 0.5 to 1.0 yr. Even a slight reduction in fishing mortality could improve the performance of the fishery. At the present level of exploitation, and assuming a constant recruitment, the spawning stock biomass per recruit (SPR) is well below the conservative threshold of 30% of the pristine or unexploited SPR.

Manipulation of host density affects infestation of a peritrich ciliate (Epistylis lacustris) on a calanoid copepod (Leptodiaptomus minutus) in Crystal Lake, Wisconsin, USA

Specimens of the calanoid copepod, Leptodiaptomus minutus, collected in June 1994 in oligotrophic: north temperate Crystal Lake, were infested with the stalked ciliate Epistylis lacustris. E. lacustris was highly specific to L. minutus and no other coexisting zooplankters were infested. Excluding nauplii, nearly 70% of copepods carried 1-20 ciliates, although the maximum load was as high as 250 ciliates. A lower percentage of nauplii were infested by the ciliate; those that were infested had a lower ciliate load than other copepod stages. Infestation by ciliates had no significant influence on the average egg number of female copepods. In a field experiment, higher copepod densities in enclosures resulted in a significantly higher infestation rate, but the ciliate load per individual copepod did not differ significantly among treatments.

Chromosome synapsis and recombination in simple and complex chromosomal heterozygotes of tuco-tuco (Ctenomys talarum: Rodentia: Ctenomyidae):Rodentia: Ctenomyidae)

The chromosomal speciation hypothesis suggests that irregularities in synapsis, recombination, and segregation in heterozygotes for chromosome rearrangements may restrict gene flow between karyotypically distinct populations and promote speciation. Ctenomys talarum is a South American subterranean rodent inhabiting the coastal regions of Argentina, whose populations polymorphic for Robertsonian and tandem translocations seem to have a very restricted gene flow. To test if chromosomal differences are involved in isolation among its populations, we examined chromosome pairing, recombination, and meiotic silencing of unsynapsed chromatin in male meiosis of simple and complex translocation heterozygotes using immunolocalization of the MLH1 marking mature recombination nodules and phosphorylated histone γH2A.X marking unrepaired double-strand breaks. We observed small asynaptic areas labeled by γH2A.X in pericentromeric regions of the chromosomes involved in the trivalents and quadrivalents. We also observed a decrease of recombination frequency and a distalization of the crossover distribution in the heterozygotes and metacentric homozygotes compared to acrocentric homozygotes. We suggest that the asynapsis of the pericentromeric regions are unlikely to induce germ cell death and decrease fertility of the heterozygotes; however, suppressed recombination in pericentromeric areas of the multivalents may reduce gene flow between chromosomally different populations of the Talas tuco-tuco.