Evolução cromossômica em mamíferos: estudos comparativos por pintura cromossômica em duas espécies de preguiças da família Bradypodidae e em duas espécies de marsupiais da família Didelphidae

Autor: Azevedo, Nathália Fernandes de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2009
Předmět:
Druh dokumentu: Tese de Doutorado
Popis: Com o intuito de contribuir para a compreensão da evolução cariotípica em mamíferos, realizamos estudos comparativos, utilizando a pintura cromossômica, em dois grupos basais de mamíferos, as preguiças e os marsupiais. Realizamos comparações entre os cromossomos humanos e os cromossomos das preguiças de três dedos Bradypus torquatus e Bradypus variegatus, estabelecendo as homologias. A análise conjunta de nossos dados e daqueles da literatura sobre pintura cromossômica em outras espécies de Xenarthra permitiu identificar ou confirmar sinapomorfias cromossômicas dos grupos assim como características ancestrais. Também realizamos comparações entre os cromossomos X das duas espécies de preguiça e entre os cromossomos X dos marsupiais americanos Marmosops incanus e Metachirus nudicaudatus. Os principais resultados e conclusões estão resumidos a seguir. 1. Os cariótipos de B. torquatus e B. variegatus são semelhantes quanto à correspondência com os cromossomos humanos. As duas espécies apresentaram em comum (a) a presença das associações dos cromossomos humanos (HSA) 4/8, 7/10, 7/16, 12/22, 14/15 e 17/19, (b) a conservação de HSA 5, 6, 9, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 20 e X, (c) dois pares compartilhando homologia com HSA 2, 7, 10, 12, 19 e 22, (d) três pares, com segmentos homólogos a HSA 8 e (e) a ausência da associação ancestral de Eutheria HSA 16/19. 2. O cariótipo de B. variegatus (2n=54) é mais rearranjado em relação ao humano do que o de B. torquatus (2n=50), principalmente devido a fissões de cromossomos ancestrais, que levaram ao maior número diplóide dessa espécie. 3. Reunindo os dados para as preguiças B. variegatus e B. torquatus aos das demais espécies de Xenarthra que tiveram estabelecidas as correlações entre seus cromossomos e os cromossomos humanos, confirmamos como características presentes em todas as espécies dessa supraordem (a) a conservação de HSA 9, 13, 17, 18, 20 e X, (b) a presença de dois pares cromossômicos compartilhando homologia com HSA 19 e 22 e (c) a presença das associações HSA 4/8, 7/16, 12/22 e 14/15. 4. Confirmamos a associação HSA 7/10 e a divisão de HSA 8 em três blocos como assinaturas cromossômicas da supraordem Xenarthra, o que concorda com a monofilia do grupo. 5. Mostramos que a associação HSA 17/19, presente nos cariótipos de B. variegatus, B. torquatus e B. tridactylus, parece ser assinatura cromossômica do gênero Bradypus, apoiando a monofilia do grupo. 6. Mostramos que a associação HSA 12/22/16 parece ser uma sinapomorfia cromossômica, unindo as espécies B. variegatus e B. tridactylus. 7. Considerando a correspondência com os cromossomos humanos, verificamos que os cariótipos de B. variegatus e B. tridactylus são os mais semelhantes, no gênero Bradypus. 8. A análise das correspondências entre as sequências dos cromossomos humanos e as sequências dos cromossomos de grupos externos de mamíferos placentários (marsupial e galinha) disponíveis no banco de dados Ensembl, mostrou que a associação HSA 7/10 presente na supraordem Xenarthra também ocorre nesses grupos externos. Confirmando-se a homologia dessa associação entre os grupos, ela deveria ser classificada como ancestral de Eutheria, apoiando a posição basal dos Xenarthra na árvore filogenética dos mamíferos placentários. 9. Nossas análises comparativas permitiram propor um cariótipo ancestral de Xenarthra com número diplóide de 48 cromossomos, incluindo (a) as associações HSA 3/21, 4/8, 7/10, 7/16, 12/22 (2x), 14/15 e 16/19, (b) a conservação dos cromossomos HSA 1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 20, 21 e X, (c) dois pares cromossômicos com homologia a HSA 2, 7, 10, 12, 16, 19 e 22 e (d) três pares com homologia a HSA 8. 10. Entre os Xenarthra, B. torquatus e C. hoffmanni, com os menores números diplóides da supraordem, apresentam os cariótipos mais conservados em relação ao cariótipo que propusemos como ancestral de Xenarthra e também em relação ao mais recente cariótipo proposto como ancestral de Eutheria. 11. A conservação da eucromatina do cromossomo X foi evidenciada nos experimentos de pintura cromossômica interespecífica, entre as preguiças B. torquatus e B. variegatus e entre os marsupiais M. incanus e M. nudicaudatus. Os segmentos heterocromáticos desses cromossomos se mostraram divergentes, não permitindo a hibridação in situ interespecífica.
In an attempt to shed additional light on mammalian karyotype evolution, we studied, by chromosome painting, the chromosomes of species from two mammalian basal groups, sloths and marsupials. We compared human chromosomes with the chromosomes of two species of three-toed sloths, Bradypus torquatus and Bradypus variegatus, establishing homologies. Analyzing together ours and published data on chromosome painting in Xenarthra species allowed us to identify or confirm chromosome synapomorphies and ancestral characteristics. We also used chromosome painting to compare the X chromosomes of Bradypus torquatus and Bradypus variegatus as well as the X chromosomes of two American marsupials, Marmosops incanus and Metachirus nudicaudatus. Our main results and conclusions are summarized below. 1. The karyotypes of both B. torquatus and B. variegatus include (a) the human chromosomes associations HSA 4/8, 7/10, 7/16, 12/22, 14/15 and 17/19, (b) the conservation of HSA 5, 6, 9, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 20 and X, (c) the disruption into two blocks of HSA 2, 7, 10, 12, 19 and 22, (d) three pairs sharing homologous segments with HSA 8, and (e) the absence of the ancestral eutherian association HSA 16/19. 2. B. variegatus (2n=54) presents a more rearranged karyotype, in relation to the human karyotype, than B. torquatus (2n=50), in particular due to fissions of ancestral chromosomes, which account for its higher diploid number. 3. Our data on B. variegatus and B. torquatus together with the previously published comparisons between human and Xenarthra chromosomes confirm, as characteristics common to the species of this super-order (a) the conservation of HSA 9, 13, 17, 18, 20 and X, (b) the disruption of HSA 19 and 22 into two blocks, and (c) the presence of the human chromosome associations HSA 4/8, 7/16, 12/22 and 14/15. 4. The human chromosome association HSA 7/10 and the disruption of HAS 8 into three blocks were confirmed as chromosome signatures for the super-order Xenarthra, supporting the monophyly of the group. 76 5. The HSA 17/19 association, which we demonstrated to be shared by B. variegatus, B. torquatus and B. tridactylus karyotypes, appears as a chromosome signature for the genus Bradypus, supporting the monophyly of the group. 6. The HSA 12/22/16 association seems to be a chromosome synapomorphic trait linking the species B. variegatus e B. tridactylus. 7. Take into account the correspondence between human and Bradypus chromosomes we observed that B. variegatus and B. tridactylus karyotypes are the most similar in the genus. 8. Based on the comparison of the human chromosomes sequences to the chromosomes sequences of the chicken and a marsupial species (outgroups to placental mammals), available in Ensembl database, we showed that a HSA 7/10 association, which is present in the super-order Xenarthra, is also present in the karyotype of the two outgroup species. As the homology between this chromosome association in Xenarthra and the outgroups are demonstrated, strong support for the classifications of this association as ancestral to Eutheria and of Xenarthra as a basal group in the eutherian phylogenetic tree will be given. 9. Our comparative analysis allow us to propose an ancestral Xenarthra karyotype with 2n=48, including (a) the human chromosome associations HSA 3/21, 4/8, 7/10, 7/16, 12/22 (2x), 14/15 and 16/19, (b) the conservation of HSA 1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 20, 21 and X, (c) the disruption into two blocks of HSA 2, 7, 10, 12, 16, 19 and 22, and (d) three pairs sharing homologous segments with HSA 8. 10. Among Xenarthra species, B. torquatus and C. hoffmanni, with the lowest diploid number of the super-order, show the most conserved karyotypes in relation to our proposed ancestral Xenarthra karyotype as well as to the most recently proposed ancestral eutherian karyotype. 11. The conservation of the X chromosome euchromatin was demonstrated by interspecific chromosome painting between the sloths, B. torquatus and B. variegatus, and between the marsupials, M. incanus and M. nudicaudatus. The X chromosome heterochromatic segments were shown to be divergent in the extent to prevent in situ hybridization between species.
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