Nome do Projeto
Evolução da especialização ecológica em drosofilídeos
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/06/2020 - 01/05/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Biológicas
Resumo
Drosophilidae compreende uma das famílias mais especiosas de dípteros e conta com espécies que se distribuem por praticamente todas as regiões biogeográficas. Dessa forma, as espécies desta família encontram-se adaptadas a uma alta diversidade de ambientes e hábitos. Meu grupo de pesquisa vem trabalhando com espécies de drosofilídeos com oviposição restrita a flores (flower-breeding drosophilids - FBD), ou também chamadas de espécies antófilas. Apesar deste sistema biológico ser muito interessante para compreender questões relacionadas a evolução da especialização ecológica, ainda existem poucas informações a respeito desse modelo de pesquisa. Recentemente, descobrimos que a especialização ecológica neste grupo de moscas está relacionada a fatores fisiológicos e históricos, provavelmente coevolução com suas espécies de plantas hospedeiras; mas principalmente, tais padrões são altamente modulares e independentes de escala geográfica observada (regional ou Neotropical, por exemplo). Porém, os mecanismos genéticos que geram que regem a evolução da especialização ecológica são complexos e ainda não elucidados. Apesar dos dados produzidos pelo nosso grupo de pesquisa serem inovadores em relação à família Drosophilidae, eles são pontuais e carecem de análises modernas, como o uso de técnicas integrativas de identificação de espécies, uso de ferramentas estatísticas de redes complexas de interações para quantificar e qualificar essas interações, além de análises genômicas para identificar as relações evolutivas das espécies e adaptações gênicas e genômicas associadas à especialização ecológica. De uma forma geral, a compreensão das adaptações moleculares que possibilitaram a evolução de mudanças associadas à diversificação ecológica e ao desenvolvimento de diferentes níveis de amplitude de nicho no uso de recurso, e sua relação com a especiação é especialmente intrigante.
Objetivo Geral
O presente projeto de pesquisa tem o objetivo de auxiliar na compreensão dos padrões e processos de evolução ecológica e molecular associados à evolução da especialização e diversificação do nicho das espécies de ecologia restrita de drosofiídeos antófilos.
Justificativa
Desde 2016 o meu grupo de pesquisa vem trabalhando com questões relacionadas a evolução da especialização e diversificação de nicho ecológico utilizando como modelo de estudo espécies de drosofilídeos com oviposição restrita a flores. Desde então, estamos acumulando conhecimento a respeito deste tema, como a alta modularidade ecológica existente entre as espécies de moscas e suas plantas hospedeiras, independente de escala geográfica. Apesar dos dados produzidos pelo nosso grupo de pesquisa serem inovadores em relação à família Drosophilidae, eles são pontuais e carecem de análises modernas. Neste sentido, alguns trabalhos que estudaram questões similares em outros organismos apontaram para a existência de marcadores moleculares que refletem a história da especialização ecológica.
Metodologia
- Coleta e identificação de drosofilídeos de ecologia restrita a flores e suas plantas hospedeiras
- Identificação das relações filogenéticas (e filogenômicas com as espécies que teremos o genoma sequenciado) das espécies de drosofilídeos com oviposição restrita a flores utilizando marcadores moleculares nucleares e mitocondriais analisados por meio de técnicas de de análise filogenética (Inferência Bayesiana, Maxima Verossimilhança, entre outras)
- Análise de adaptações genômicas relacionadas a evolução de nicho e ecologia restrita; onde duas espécies (uma de oviposição generalista e outra de oviposição restrita) terão seu genoma sequenciado pela técnica de Illumina True-Seq. Será construídas árvores filogenéticas de genes e de espécie. Os genes candidatos, que se mostrarem com taxas evolutivas diferenciadas das espécies de ecologia generalista (Drosophila melanogaster) serão analisadas para as adaptações seletivas por meio dos programas próprios par tal finalidade
- Identificação das relações filogenéticas (e filogenômicas com as espécies que teremos o genoma sequenciado) das espécies de drosofilídeos com oviposição restrita a flores utilizando marcadores moleculares nucleares e mitocondriais analisados por meio de técnicas de de análise filogenética (Inferência Bayesiana, Maxima Verossimilhança, entre outras)
- Análise de adaptações genômicas relacionadas a evolução de nicho e ecologia restrita; onde duas espécies (uma de oviposição generalista e outra de oviposição restrita) terão seu genoma sequenciado pela técnica de Illumina True-Seq. Será construídas árvores filogenéticas de genes e de espécie. Os genes candidatos, que se mostrarem com taxas evolutivas diferenciadas das espécies de ecologia generalista (Drosophila melanogaster) serão analisadas para as adaptações seletivas por meio dos programas próprios par tal finalidade
Indicadores, Metas e Resultados
- Coletar dados de diversidade e grau de especialização de drosofilídeos-flores durante um ano gerando banco de dados sobre espécie de planta e espécie de drosofilídeo que emergiu da flor. Desta forma, a meta é ter 100% das coletas de flores realizadas em 1 ano, e 100% das espécies identificadas, em espécies ou morfotipos, em 1 ano. Como resultado, esperamos realizar o levantamento de espécies antófilas, potencialmente encontrando novas espécies.
- Descrever o grau de especialização das diferentes espécies de drosofilídeos encontrados emergindo de flores, seis meses após o banco de dados estiver pronto. Desta forma, a meta é ter 100% dos graus de especialização das espécies e/ou morfotipos descritos em 1 ano e 6 meses. O resultado esperado é que o grau de especialização encontrado reflita o já observado pelo nosso grupo de pesquisa.
- Obter os genomas das espécies D. lutzii, D. bromelioides e D. solani para depois analisá-las com os diferentes objetivos em até 4 anos. Desta forma, a meta é ter 100% das extrações de DNA e sequenciamentos por Illumina realizados em 1 ano e as análises em 3 anos. Esperamos encontrar indícios de seleção positiva em genes relacionados aos receptores olfativos, gustativos e até mesmo genes relacionados a detoxificação; Assim como esperamos esclarecer as relações evolutiva destas espécies estudadas com os demais drosofilídeos que possuem o genoma disponível.
- Qualificar a formação de acadêmicos de graduação e pós-graduação da UFPel, UNILA e UFRGS durante a realização do projeto. Desta forma, a meta é ter pelo menos dois alunos de graduação e um de mestrado formado com trabalhos sobre o tema em 4 anos. Espero ter como resultado pelo menos a formação de 4 alunos trabalhando com este tema.
- Fortalecer grupo de pesquisa. Desta forma, a meta é submeter à publicação pelo menos três artigos em 4 anos.
- Descrever o grau de especialização das diferentes espécies de drosofilídeos encontrados emergindo de flores, seis meses após o banco de dados estiver pronto. Desta forma, a meta é ter 100% dos graus de especialização das espécies e/ou morfotipos descritos em 1 ano e 6 meses. O resultado esperado é que o grau de especialização encontrado reflita o já observado pelo nosso grupo de pesquisa.
- Obter os genomas das espécies D. lutzii, D. bromelioides e D. solani para depois analisá-las com os diferentes objetivos em até 4 anos. Desta forma, a meta é ter 100% das extrações de DNA e sequenciamentos por Illumina realizados em 1 ano e as análises em 3 anos. Esperamos encontrar indícios de seleção positiva em genes relacionados aos receptores olfativos, gustativos e até mesmo genes relacionados a detoxificação; Assim como esperamos esclarecer as relações evolutiva destas espécies estudadas com os demais drosofilídeos que possuem o genoma disponível.
- Qualificar a formação de acadêmicos de graduação e pós-graduação da UFPel, UNILA e UFRGS durante a realização do projeto. Desta forma, a meta é ter pelo menos dois alunos de graduação e um de mestrado formado com trabalhos sobre o tema em 4 anos. Espero ter como resultado pelo menos a formação de 4 alunos trabalhando com este tema.
- Fortalecer grupo de pesquisa. Desta forma, a meta é submeter à publicação pelo menos três artigos em 4 anos.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| BRUNO KENDI MAKIYAMA | |||
| CHRISTIELLEN SILVEIRA ALDRIGHI | |||
| HERMES JOSÉ SCHMITZ | |||
| Isabel Gomes Vieira | |||
| JULIANA CORDEIRO | 5 | ||
| JÉFERSON BUGONI | |||
| JÉFERSON BUGONI | |||
| JÚLIA COSTA DE MOURA | |||
| LIZANDRA JAQUELINE ROBE | |||
| MARCO SILVA GOTTSCHALK | 1 | ||
| MARIA DAS GRACAS RODRIGUES MILLER DA SILVA | |||
| MARINDIA DEPRA | |||
| MARTIM BRAULIO PERES SILVA | |||
| TUANE LETÍCIA CARVALHO |