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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2020.tde-16102019-091602
Document
Author
Full name
Paulo Gonzalez Hofstatter
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Lahr, Daniel José Galafasse (President)
Galhardo, Rodrigo da Silva
Matioli, Sergio Russo
Pandi, Enrique Lara
Title in Portuguese
Evolução da meiose e sexo em Amoebozoa
Keywords in Portuguese
Amoebozoa
Meiose
Plasmogamia
Sexo
Abstract in Portuguese
O sexo é inerente à vida eucariótica. Distante do senso comum, sexo pode ser definido como plasmogamia (fusão celular) seguida, eventualmente, de meiose. Ambos os processos são fundamentais para qualquer ciclo de vida sexual e requerem uma maquinaria específica. Muitos componentes desta maquinaria já foram identificados e permanecem altamente conservados entre as linhagens mais distantes, realizando basicamente as mesmas funções em todos os grupos. Esta caixa de ferramentas da meiose pode ser usada como uma indicação de processos meióticos, mesmo quando tais processos não foram observados ainda. Mesmo que o ancestral de todos os eucariotos seja presumidamente sexuado, alguns grupos são tratados como assexuais por muitos autores na literatura baseados na falta de ciclos sexuais observáveis em cultura. Entre estes 'assexuais' estão as amebas pertencentes a Amoebozoa, um super-grupo eucariótico. Muitas linhagens de Amoebozoa são consideradas assexuadas, mas alguns gêneros mais bem estudados dentro do super-grupo foram demonstrados como sendo plenamente sexuados, por exemplo, Trichosphaerium, Physarum, Dictyostelium. Alguns outros gêneros exibem evidências indiretas para processos sexuais e podem ser sexuadas também. A ocorrência de organismos sexuais dentro de Amoebozoa aponta para um ancestral sexuado para o super-grupo inteiro, de outra maneira o sexo teria que ter evoluído novamente em Amoebozoa, o que não seria uma visão parcimoniosa. Nós coletamos dados moleculares de várias linhagens de Amoebozoa com representativos da maior parte de sua diversidade conhecida e procuramos um caixa de ferramentas estendida, com adição da maquinaria da plasmogamia. Como resultado, pudemos encontrar todos os componentes desta maquinaria em basicamente todos os grupos de Amoebozoa. Estes resultados não só suportam a ocorrência de ciclos sexuais em todo o grupo Amoebozoa, mas também um provável alto nível de conservação para os principais processos sexuais. Adicionalmente, realizamos análises similares para toda a diversidade eucariótica conhecida com resultados similares, exceto para alguns grupos isolados. Reconstruções profundas também forneceram evidências para uma nova história evolutiva para o sistema de reparo de bases mal-pareadas (mismatch-repair) em eucariontes, um mecanismo de reparo de DNA que integra a maquinaria da meiose. Todos os resultados apontam para uma origem arqueal para a maquinaria meiótica e para uma ampla presença de processos sexuais em basicamente todos os eucariontes
Title in English
Evolution of meiosis and sex in Amoebozoa
Keywords in English
Amoebozoa
Meiosis
Plasmogamy
Sex
Abstract in English
Sex is an inherent part of eukaryotic life. Far from the common sense, sex can be defined as plasmogamy (cell fusion) eventually followed by meiosis. Both processes are fundamental to any sexual life cycle and require a specific machinery. Several components of this machinery have been already identified and remain highly conserved among the most distantly related eukaryotic lineages, performing basically the same functions in all groups. This meiosis toolkit may be used as an indication of sexual processes, even when such processes have not been observed yet. Even though the ancestor of all eukaryotes is assumed to be sexual, some eukaryotic groups are normally treated as asexuals by many authors in the literature based on the lack of observable sexual cycles in culture. Among these 'asexuals' are the amoebae belonging to Amoebozoa, a major eukaryotic supergroup. Several lineages of Amoebozoa are considered asexual, but some well studied genera inside this supergroup were demonstrated to be fully sexual, i.e., Trichosphaerium, Physarum, Dictyostelium. Some other genera exhibit indirect evidence for sexual processes and may be sexual as well. The occurrence of sexual organisms inside Amoebozoa points to a sexual ancestor for the whole supergroup, otherwise sex would have to evolve again in Amoebozoa, not exactly a parsimonious view. We collected molecular data from several amoebozoan lineages with representatives of most of its known diversity and searched for an expanded meiosis toolkit, adding the plasmogamy machinery to it. As a result, we were able to find every component of this machinery in basically all amoebozoan groups. These results support not only the occurrence of sexual processes in all Amoebozoa, but also a probable high level of conservation for mains sexual processes. Additionally, we performed similar analyses for all known eukaryotic diversity with similar results, except for a few isolated groups. Deep reconstructions also provided evidence for a new evolutionary history for the mismatch-repair system in eukaryotes, a DNA repair mechanism that is part of the meiotic machinery. All results point to an archaeal origin for the meiotic machinery and for a widespread presence of sexual processes in basically all eukaryotes
 
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Publishing Date
2020-01-13
 
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