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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.41.2008.tde-05122008-095201
Documento
Autor
Nome completo
Cristiani Gifalli Iughetti
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Koiffmann, Celia Priszkulnik (Presidente)
Kasahara, Sanae
Magalhães, Anelisa Ferreira de Almeida
Toledo, Lurdes Foresti de Almeida
Yassuda, Yatiyo
Título em português
Evolução cromossômica: estudo da variabilidade cariotípica em Platyrrhini e das homeologias e sintenias com cromossomos humanos
Palavras-chave em português
Platyrrhini - Primates
Citogenética de primatas não-humanos
Cromossomo Y em Atelinae
Evolução cromossômica
Homeologias com os cromossomos 14 15 e X humanos
Variabilidade cromossômica
Resumo em português
Estudamos os cariótipos de espécimes de macacos brasileiros (Platyrrhini, Primates) com técnicas citogenéticas tradicionais e de FISH com as sondas totais dos cromossomos 14, 15 e X humanos e do cromossomo Y de Brachyteles arachnoides obtida por microdissecção cromossômica. Vinte e quatro espécimes de Alouatta guariba clamitans, doze machos e doze fêmeas foram estudados. Para os machos, encontramos um número diplóide de 2n = 49, devido à ausência aparente do cromossomo Y provavelmente decorrente de uma translocação Y-autossomo, e 2n = 46 cromossomos, com variação nas fórmulas cromossômicas com 17, 19, 20, 21 ou 24 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 22, 28, 29, 30 ou 32 acrocêntricos. Para as fêmeas, uma variabilidade maior no número diplóide foi observada com 46, 48 e 50 cromossomos e as fórmulas cromossômicas encontradas mostraram 18, 19, 20, 21, 27 ou 28 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 18, 19, 27, 30, 31 e 32 acrocêntricos. Os cromossomos X eram submetacêntricos. Pares heteromórficos foram observados. Uma fêmea com 48 cromossomos foi descrita pela primeira vez, este número diplóide só havia sido descrito em um único exemplar macho. A confirmação da subespécie dos indivíduos analisados se deu pela presença do par cromossômico característico de Alouatta guariba clamitans, o par 1, e pela região geográfica de procedência dos exemplares. O sexo dos espécimes também foi confirmado ou mesmo determinado pela análise dos cariótipos. Para Alouatta guariba clamitans, corroboramos a tendência à redução do número diplóide orientada no sentido norte-sul. As grandes diferenças cromossômicas entre as populações do sul e sudeste sugerem que Alouatta guariba clamitans seja representante de duas subespécies ou mesmo de duas espécies separadas, evidenciando a necessidade de uma revisão de sua taxonomia. Analisamos um macho de A. sara em coloração convencional, bandamentos GTG e CGB. O cariótipo era formado por 50 cromossomos, com 16 metacêntricos ou submetacêntricos, 31 acrocêntricos e 3 microcromossomos, dois submetacêntricos e um acrocêntrico. O cromossomo X era submetacêntrico e o cromossomo Y estava aparentemente ausente, provavelmente devido a uma translocação Y-autossomo. Um heteromorfismo foi observado. A heterocromatina estava presente na região pericentromérica dos cromossomos, incluindo os três microcromossomos. Duas fêmeas de Ateles paniscus paniscus foram estudadas em coloração convencional. Os espécimes apresentaram 32 cromossomos, com 30 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 2 acrocêntricos. A classificação foi baseada no número diplóide e presença do cromossomo 2 metacêntrico característico desta subespécie. Também analisamos dois machos de Ateles sp. em coloração convencional que apresentaram um número diplóide de 34 cromossomos, agrupados em 32 metacêntricos ou submetacêntricos e 2 acrocêntricos. O cromossomo Y era o menor metacêntrico do complemento. Os cromossomos X dos quatro Ateles analisados eram submetacêntricos. A descrição de pares cromossômicos heteromórficos neste gênero é freqüente. Sugerimos que os indivíduos de Ateles sp. sejam classificados como Ateles paniscus chamek. A diferença no número cromossômico entre os exemplares analisados é devido à presença do par metacêntrico em A. p. paniscus que é resultante da fusão in tandem de dois cromossomos de A. p. chamek. A variabilidade intra e interespecífica observada neste gênero podem ser explicadas por inversões pericêntricas. Estudamos uma fêmea e um macho de Callimico goeldii em coloração convencional. Ambos apresentaram 48 cromossomos agrupados em 28 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 18 cromossomos acrocêntricos, além do cromossomo X submetacêntrico e do Y acrocêntrico. Heteromorfismos foram observados. Não encontramos variabilidade no número diplóide e a diferença nas fórmulas cromossômicas é devido à morfologia dos cromossomos sexuais. Três machos e quatro fêmeas de Callithrix sp. foram analisados em coloração convencional e bandamentos GTG e CBG. O número cromossômico encontrado foi de 2n = 46, com 30 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos, 14 autossomos acrocêntricos, o cromossomo X submetacêntrico e o cromossomo Y acrocêntrico. Duas fêmea e um macho apresentaram linhagens quiméricas 46,XX/46,XY. Heteromorfismos foram encontrados. A heterocromatina estava presente na região pericentromérica dos cromossomos e em blocos extracentroméricos. Não conseguimos determinar com exatidão a espécie de Callithrix, porém pela fórmula cromossômica e morfologia do cromossomo Y sugerimos que possam ser das espécies C. jacchus, C. penicillata ou C. aurita. O macho de Cebus nigritus estudado em coloração convencional apresentou 54 cromossomos divididos em 20 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 32 acrocêntricos, além do cromossomo X que é um submetacêntrico e do Y que é um acrocêntrico. Não foram observados heteromorfismos. Levando em consideração as características fenotípicas, semelhanças entre os cromossomos com os cariótipos mostrando a mesma fórmula cromossômica e distribuição geográfica, sugerimos que C. nigritus seja sinônimo de C. vellerosus. Estudamos uma fêmea de Callicebus caligatus em coloração convencional que apresentou 48 cromossomos, com 16 metacêntricos ou submetacêntricos e 32 acrocêntricos. Heteromorfismos foram observados. Também analisamos uma fêmea de Callicebus nigrifrons com a mesma coloração e a classificação foi confirmada pela análise citogenética. Esta fêmea mostrou um número diplóide de 2n = 42, compreendendo 30 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 12 acrocêntricos. Nenhum heteromorfismo foi observado. Os cromossomos X das duas fêmeas eram submetacêntricos. As duas espécies de Callicebus apresentaram números diplóides e fórmulas cromossômicas diferentes, com um predomínio de cromossomos acrocêntricos em C. caligatus e um predomínio de cromossomos não-acrocêntricos em C. nigrifrons, indicando que a redução do número diplóide foi direcionada por eventos de fusão cromossômica. Estudamos a conservação da associação sintênica HSA 14/15 em praticamente todos os gêneros de macacos do Novo Mundo. O homeólogo ao HSA 14 conservou a sintenia para o cromossomo inteiro enquanto o homeólogo ao HSA 15 está fragmentado. Esta associação favorece a origem monofilética da família Atelidae e da subfamília Callitrichinae. Um padrão 14/15/14 foi observado em Alouatta sara e 15/14/15/14 em Aotus nigriceps, mostrando um alto grau de instabilidade citogenética nesta região em alguns gêneros, estando mais susceptível a quebra e inversão. Relatamos a presença desta associação também em Cacajao melanocephalus, que não havia sido estudado com a técnica de FISH. A presença da associação sintênica HSA 14/15 em todas as espécies e subespécies de macacos do Novo Mundo estudadas indica que esta sintenia é um caractere ancestral, concordando com o provável cariótipo ancestral de Platyrrhini. A pintura com a sonda total do cromossomo X humano em praticamente todos os gêneros de Platyrrhini confirmou a Lei de Ohno, que dita a conservação evolutiva do cromossomo X em mamíferos placentários. A sonda total do cromossomo Y de Brachyteles arachnoides produzida por microdissecção cromossômica mostrou uma homeologia entre o cromossomo Y de todos os gêneros pertencentes à subfamília Atelinae (Ateles belzebuth marginatus, Lagothrix lagothricha e Brachyteles arachnoides). Lagothrix e Brachyteles apresentaram um cromossomo Y acrocêntrico diminuto e Ateles mostrou um cromossomo Y acrocêntrico pequeno, mas não diminuto. Não conseguimos hibridar esta sonda em metáfases de espécimes da subfamília Alouattinae, que junto com a subfamília Atelinae compõem a família Atelidae. O uso de caracteres citogenéticos-moleculares pode proporcionar informações valiosas para a elucidação das relações filogenéticas na subfamília Atelinae. Os nossos dados mostram que o cromossomo Y nesta subfamília compartilha uma história comum, devendo mostrar o mesmo padrão filogenético, corroborando a separação da família Atelidae nas subfamílias Atelinae e Alouattinae. Os diferentes números diplóides e fórmulas cromossômicas observados nesse trabalho indicam a grande variabilidade intra e interespecífica e intrapopulacional existente em Platyrrhini, com uma marcante reorganização no seu genoma, decorrente de processos de inversões pericêntricas, fusões cromossômicas, translocações entre cromossomos e outros rearranjos mais complexos. A análise citogenética em Platyrrhini é importante para a identificação das espécies para uma posterior soltura em região geográfica adequada, para os programas de reprodução em cativeiro aumentando as possibilidades de reprodução ex situ e para a deposição em museus. Também é uma ferramenta importante para a identificação das origens dos espécimes com procedência incerta. Uma maior integração e direcionamento dos dados citogenéticos, morfológicos e moleculares é necessária para o entendimento da variação e definição das taxa de forma mais objetiva. A destruição e fragmentação das florestas, as práticas agrícolas, a caça e a subtração de indivíduos como animais de estimação têm afetado negativamente a sobrevivência dos macacos brasileiros.
Título em inglês
Chromosome evolution: Karyotype variability in Platyrrhini and studies of sinteny and homologies between human chromosomes
Palavras-chave em inglês
Platyrrhini
Chromosome evolution
Chromosome variability
Homologies between human chromosomes 14 15 and X and Platyrrhini
Non human primates cytogenetic
Primates
y chromosome in Atelinae
Resumo em inglês
We studied the karyotypes of Brazilian monkeys (Platyrrhini, Primates) using both traditional cytogenetic techniques as well as FISH. FISH analysis employed human probes for chromosome 14, 15 and the X chromosome and a probe of the Y chromosome of Brachyteles arachnoides obtained by chromosome microdissection. Twenty-four individuals of Alouatta guariba clamitans were studied, twelve males and twelve females. For males, we found a diploid number of 2n = 49 due to the presumed absence of the Y chromosome probably due to a Y-autosome translocation, and 2n = 46 chromosomes, with 17, 19, 20, 21 or 24 biarmed chromosomes and 22, 28, 29, 30 or 32 acrocentrics. For females, a greater variability in the diploid number was observed with 46, 48 and 50 chromosomes and 18, 19, 20, 21, 27 or 28 biarmed chromosomes and 18, 19, 27, 30, 31 and 32 acrocentrics. The X chromosomes were submetacentric. Heteromorphisms were observed. A female with 48 chromosomes was described for the first time; this diploid number had only been described before for a single male. The subspecies has been confirmed by the presence of a characteristic chromosome pair of Alouatta guariba clamitans, pair 1, and by the geographic origin of the samples. The sex was also confirmed or determined by karyotype analysis. The major chromosomal differences between populations of the south and southeast of Brazil suggest that Alouatta guariba clamitans may be representative of two subspecies or even two separate species, highlighting the need for a taxonomic review. A male of A. sara was studied and we observed a diploid number of 2n = 50 chromosomes, with 16 biarmed, 31 acrocentrics and 3 microchromosomes, two submetacentrics and one acrocentric. The X chromosome was submetacentric and the Y chromosome was presumably missing, probably due to a Y-autosome translocation. A heteromorphism was observed. The heterochromatin was present in the pericentromeric region of chromosomes, including the three microchromosomes. Two females of Ateles paniscus paniscus were studied. The specimens had 32 chromosomes, with 30 biarmed and 2 acrocentrics. A heteromorphism was observed. The classification was based on the diploid number and presence of a metacentric chromosome, pair 2, characteristic of this subspecies. We also analyzed two males of Ateles sp. that showed a diploid number of 34 chromosomes, grouped in 32 biarmed and 2 acrocentrics. The Y chromosome was the smallest metacentric. The X chromosomes were submetacentrics. The description of heteromorphisms in this genus is frequent. We suggest that these two individuals of Ateles sp. are classified as Ateles paniscus chamek. The difference in the diploid number of the specimens is due to the presence of a metacentric in A. p. paniscus that is the result of the in tandem fusion of two chromosomes of A. p. chamek. The variability in this genus can be explained by pericentric inversions. We studied a female and a male of Callimico goeldii. Both had 48 chromosomes grouped in 28 biarmed chromosomes and 18 acrocentrics, plus an X submetacentric chromosome and a Y acrocentric. Heteromorphisms were observed. We observed no variations in the diploid number and all differences are due to the morphology of the sex chromosomes. Three males and four females of Callithrix sp. were studied. The chromosome number was 2n = 46, with 30 biarmed, 14 acrocentrics, a submetacentric X chromosome and an acrocentric Y chromosome. Two females and one male showed 46,XX/46,XY chimerisms. Heteromorphisms were found. The heterochromatin was present in the pericentromeric region and in extracentromeric blocks. We observed no variations in the diploid number and the only differences are due to the morphology of the sex chromosomes. We could not determine the Callithrix species, but the karyotypes suggest C. jacchus, C. penicillata or C. aurita. The Cebus nigritus male studied showed 54 chromosomes grouped in 20 biarmed and 32 acrocentrics, and a submetacentric X chromosome and an acrocentric Y. There were no heteromorphisms. Taking into account the phenotypic characteristics, similarities between chromosomes and geographical distribution, we suggest that C. nigritus is synonymous with C. vellerosus. We studied a female Callicebus caligatus that showed 48 chromosomes, with 16 biarmed and 32 acrocentrics. Heteromorphisms were observed. We also analyzed a female Callicebus nigrifrons, whose taxonomic placement was confirmed by cytogenetic analysis. Its diploid number was 2n = 42, including 30 biarmed and 12 acrocentrics. No heteromorphisms were observed. The X chromosomes were submetacentrics. The two Callicebus species showed different diploid numbers, with a predominance of acrocentric chromosomes in C. caligatus and a predominance of biarmed chromosomes in C. nigrifrons, indicating that the reduction in the diploid number was due to events of chromosomal fusion. We studied the syntenic association HSA 14/15 conservation in almost all genera of Platyrrhini. The HSA 14 homolog retained synteny for the entire chromosome however the HSA 15 homolog was fragmented. The association suggests a monophyletic origin of the Atelidae family and Callitrichinae subfamily. A 14/15/14 pattern was observed in Alouatta sara and a 15/14/15/14 pattern in Aotus nigriceps, showing a high degree of instability in this region in some genera. We report the presence of this association also in Cacajao melanocephalus, who had not been previously studied with FISH technique. The presence of the HSA 14/15 syntenic association in all species and subspecies of Platyrrhini that we studied indicates that this is an ancestral trait, agreeing with Platyrrhini ancestor karyotype. The painting with human X chromosome in almost all genera of Platyrrhini consistent with Ohnos Law, indicating evolutionary conservation of the X chromosome in placental mammals. The signals were found exclusively in the X chromosome homologs. The Y chromosome probe of Brachyteles arachnoides produced by chromosome microdissection showed homology between the Y chromosomes of all genera belonging to the Atelinae subfamily (Ateles belzebuth marginatus, Lagothrix lagothricha and Brachyteles arachnoides). Lagothrix and Brachyteles Y chromosomes are extremely small acrocentrics and the Ateles Y chromosome is small. We could not hybridize this probe in metaphases form Alouatta, which along with the Atelinae genera comprise family Atelidae. The use of molecular-cytogenetic traits can provide valuable information for the elucidation of phylogenetic relationships in tne Atelinae subfamily. Our data show that the Y chromosome in the subfamily Atelinae shares a common history and is consistent with the separation of family Atelidae into the subfamilies Atelinae and Alouattinae. In conclusion our study indicates a great degree of chromosomal varaibility within Platyrrhini and suggests a marked reorganization of the genome within this primate group, due to such processes as pericentric inversions, chromosome fusions, translocations between chromosomes and other complex rearrangements. Cytogenetic analyse in Platyrrhini are important for species identification. Such information can in turn be useful for a variety of conservation and systematic purposes including repatriation of animals in an appropriate geographical region, for captive breeding programs, increasing the chances of ex-situ breeding, and for the deposition of specimens in museums. It is also an important tool for identifying the geographical origins of specimens with uncertain origin. Integration of cytogenetic, morphological and molecular data is necessary for the understanding of variation and definition of the taxa and understanding evolutionary processes at these different levels. Forests destruction and fragmentation, agricultural practices, hunting and subtraction of individuals as pets have negatively affected the survival of Brazilian monkeys.
 
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Data de Publicação
2008-12-16
 
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