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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Natália de Souza Araujo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Arias, Maria Cristina (Presidente)
Gaiarsa, Jonas Weissmann
Guimaraes, Margareth de Lara Capurro
Hartfelder, Klaus Hartmann
Santos, Isabel Alves dos
Título em português
Expressão de genes envolvidos no comportamento social em abelhas que apresentam diferentes níveis de eussocialidade 
Palavras-chave em português
Eussocialidade
Sequenciamento de nova geração
Transcriptomica
Resumo em português
O comportamento social pode ser descrito como qualquer atividade de interação intraespecífica incluindo a escolha entre parceiros reprodutivos, reconhecimento da espécie, comportamento altruísta e organização da sociedade animal. Entre as espécies de animais mais sintonizadas com seu ambiente social estão os insetos que, como por exemplo nas espécies de abelhas das tribos Apini e Meliponini, apresentam um padrão complexo de socialidade conhecido como comportamento altamente eussocial. As abelhas constituem um grupo ideal para o estudo das bases da evolução deste comportamento, pois apresentam uma grande diversidade de organização social, desde espécies solitárias até altamente eussociais. Embora a evolução da eussocialidade tenha sido motivo de muitos estudos, as mudanças genéticas envolvidas nesse processo não são completamente conhecidas. Dados da literatura fornecem um ponto de partida para o entendimento da relação entre alterações gênicas específicas e a eussocialidade, mas questões fundamentais na evolução do comportamento social ainda precisam ser respondidas. Recentemente, novas tecnologias de sequenciamento têm permitido o estudo de organismos modelo e não modelo de forma mais detalhada e não direcional. Análises deste tipo são promissoras para o estudo evolutivo de características complexas como o comportamento. Neste contexto, realizamos um amplo estudo sobre as bases moleculares envolvidas em diferentes características comportamentais relacionadas à evolução da socialidade em abelhas. Para tanto, o padrão global de expressão de genes, em espécies e fases do desenvolvimento distintas, foram analisados comparativamente através de múltiplas abordagens. No Capítulo 1, utilizamos contaminantes do transcriptoma da abelha solitária Tetrapedia diversipes para analisar os recursos florais utilizados por esta espécie em suas duas gerações reprodutivas. Neste estudo concluímos que a riqueza de espécies visitadas durante a primeira geração é muito maior do que durante a segunda geração, o que está provavelmente relacionado à floração de primavera durante o primeiro período reprodutivo. No Capítulo 2, verificamos que o padrão de expressão dos genes das fêmeas fundadoras possivelmente afeta o desenvolvimento larval em T. diversipes. O padrão bivoltino de reprodução desta espécie, com diapausa em uma das gerações, pode ser importante para a evolução do comportamento social. Além disso, entre os genes possivelmente envolvidos nessa característica, podemos encontrar genes mitocondriais e lncRNAs. Os resultados obtidos no Capítulo 3 sugerem que a especialização em subcastas de operárias ocorreu posteriormente nas diferentes linhagens de abelhas, envolvendo genes específicos. No entanto, esses genes afetam processos biológicos comuns nas diferentes espécies. Por sua vez, o Capítulo 4 apresenta um método promissor para a identificação de genes comportamentais em diferentes espécies de abelhas, através de uma análise de expressão comparativa. Com base nessas análises, 787 genes comportamentais, que possivelmente fazem parte de um toolkit eussocial em abelhas, foram encontrados. O padrão de metilação desses genes, em espécies com diferentes níveis sociais, indicou ainda que o contexto genômico da metilação pode ser relevante para eussocialidade. Os resultados obtidos nesses estudos apresentam novas perspectivas metodológicas e evolutivas para o estudo da evolução do comportamento social em abelhas
Título em inglês
Expression of genes involved in the social behaviour of bees with different levels of eusociality
Palavras-chave em inglês
Eusociality
Next generation sequencing
Transcriptomic
Resumo em inglês
The social behaviour can be widely described as any intraspecific interaction in the animal life, including but not restricted to, female choice, species recognition, altruistic behaviour and the organization of animal society. Among the animal species most attuned to their social environment are the insects that, for example, in the Apini and Meliponini tribes, present a complex behaviour known as highly eusocial. Bees are an ideal group to study the evolution of the social behaviour because they have a great diversity of social life styles that evolved independently. The tribes Apini and Meliponini comprise only highly eusocial species whereas various levels of sociality can be detected in other tribes, being most bees indeed solitary. Although the evolution of eusociality has been the subject of many studies, the genetic changes involved in the process have not been completely understood. Results from studies conducted so far provide a starting point for the connection between specific genetic alterations and the evolution of eusocial behaviour. However fundamental questions about this process are still open. Recently, new sequencing technologies have allowed genetic studies of model and non-model organisms in a deep and non-directional way, which is promising for the study of complex characteristics. Herein, we present a broad analysis of the molecular bases of different behavioural characteristics related to the evolution of sociality in bees. To that end, the global expression pattern of genes involved in different behavioural features, in a number of bee species and distinct developmental stages, was comparatively studied using multiple approaches. Through these approaches different results were obtained. In Chapter 1, we used contaminant transcripts from the solitary bee Tetrapedia diversipes to identify the plants visited by this bee, during its two reproductive generations. These contaminant transcripts revealed that the richness of plant species visited during the first reproductive generation was considerably greater than during the second generation. Which is probably related to the floral boom occurring in spring during the first reproductive period. In Chapter 2, data suggests that the expression pattern in foundresses affect larval development in T. diversipes. The bivoltinism presented by this species, with diapause in one generation, might be an important feature for the evolution of sociality. Our results suggest that mitochondrial genes and lncRNAs are involved in this reproductive pattern. Results described in Chapter 3 indicate that specialization in worker subcastes occurred posteriorly in distinct bee lineages, driven by specific genes. However, these genes affected common biological processes in the different species. In Chapter 4 is described a promising analyses method to identify, comparatively, genes involved in bee social behaviour. Using this approach, we identified 787 behavioural genes that might be involved in social behaviour of different species. The methylation pattern of these genes suggests that the DNA context in which methylation marks occur, might be especially relevant to bee sociality. Results obtained here presents new methodological and evolutionary approaches to the study of social behaviour in bees
 
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Data de Liberação
2019-10-04
Data de Publicação
2017-10-16
 
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