Homomorphic Sex Chromosomes and the Intriguing Y Chromosome of Ctenomys Rodent Species (Rodentia, Ctenomyidae)

Unlike the X chromosome, the mammalian Y chromosome undergoes evolutionary decay resulting in small size. This sex chromosomal heteromorphism, observed in most species of the fossorial rodent Ctenomys, contrasts with the medium-sized, homomorphic acrocentric sex chromosomes of closely related C. maulinus and C. sp. To characterize the sequence composition of these chromosomes, fluorescent banding, self-genomic in situ hybridization, and fluorescent in situ hybridization with an X painting probe were performed on mitotic and meiotic plates. High molecular homology between the sex chromosomes was detected on mitotic material as well as on meiotic plates immunodetected with anti-SYCP3 and anti-gamma H2AX. The Y chromosome is euchromatic, poor in repetitive sequences and differs from the X by the loss of a block of pericentromeric chromatin. Inferred from the G-banding pattern, an inversion and the concomitant prevention of recombination in a large asynaptic region seems to be crucial for meiotic X chromosome inactivation. These peculiar findings together with the homomorphism of Ctenomys sex chromosomes are discussed in the light of the regular purge that counteracts Muller's ratchet and the probable mechanisms accounting for their origin and molecular homology. (C) 2014 S. Karger AG, Basel

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.

Circadian Pattern of Wheel-Running Activity of a South American Subterranean Rodent (Ctenomys cf knightii)

Circadian rhythms are regarded as essentially ubiquitous features of animal behavior and are thought to confer important adaptive advantages. However, although circadian systems of rodents have been among the most extensively studied, most comparative biology is restricted to a few related species. In this study, the circadian organization of locomotor activity was studied in the subterranean, solitary north Argentinean rodent, Ctenomys knightii. The genus, Ctenomys, commonly known as Tuco-tucos, comprises more than 50 known species over a range that extends from 12S latitude into Patagonia, and includes at least one social species. The genus, therefore, is ideal for comparative and ecological studies of circadian rhythms. Ctenomys knightii is the first of these to be studied for its circadian behavior. All animals were wild caught but adapted quickly to laboratory conditions, with clear and precise activity-rest rhythms in a light-dark (LD) cycle and strongly nocturnal wheel running behavior. In constant dark (DD), the rhythm expression persisted with free-running periods always longer than 24h. Upon reinstatement of the LD cycle, rhythms resynchronized rapidly with large phase advances in 7/8 animals. In constant light (LL), six animals had free-running periods shorter than in DD, and 4/8 showed evidence of splitting. We conclude that under laboratory conditions, in wheel-running cages, this species shows a clear nocturnal rhythmic organization controlled by an endogenous circadian oscillator that is entrained to 24h LD cycles, predominantly by light-induced advances, and shows the same interindividual variable responses to constant light as reported in other non-subterranean species. These data are the first step toward understanding the chronobiology of the largest genus of subterranean rodents.

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.

Field and Laboratory Studies Provide Insights into the Meaning of Day-Time Activity in a Subterranean Rodent (Ctenomys aff. knighti), the Tuco-Tuco

South American subterranean rodents (Ctenomys aff. knighti), commonly known as tuco-tucos, display nocturnal, wheel-running behavior under light-dark (LD) conditions, and free-running periods >24 h in constant darkness (DD). However, several reports in the field suggested that a substantial amount of activity occurs during daylight hours, leading us to question whether circadian entrainment in the laboratory accurately reflects behavior in natural conditions. We compared circadian patterns of locomotor activity in DD of animals previously entrained to full laboratory LD cycles (LD12:12) with those of animals that were trapped directly from the field. In both cases, activity onsets in DD immediately reflected the previous dark onset or sundown. Furthermore, freerunning periods upon release into DD were close to 24 h indicating aftereffects of prior entrainment, similarly in both conditions. No difference was detected in the phase of activity measured with and without access to a running wheel. However, when individuals were observed continuously during daylight hours in a semi-natural enclosure, they emerged above-ground on a daily basis. These day-time activities consisted of foraging and burrow maintenance, suggesting that the designation of this species as nocturnal might be inaccurate in the field. Our study of a solitary subterranean species suggests that the circadian clock is entrained similarly under field and laboratory conditions and that day-time activity expressed only in the field is required for foraging and may not be time-dictated by the circadian pacemaker.

On the genus Octodon, and on its relations with Ctenomys, Blainv. and Poephagomys, F. Cuv.: including a description of a new species of Ctenomys.

Mode of access: Internet.