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Resumo

Em nosso projeto no Brasil (FAPESP #2014/05772-4) nós investigamos os limites específicos e as relações filogenéticas entre os membros da série de Ischnocnema guentheri (Anura: Brachycephalidae), utilizando protocolos de taxonomia integrativa. No presente projeto nós propomos aprofundar nossos estudos em I. guentheri e I. henselii, que parecem se tratar de um complexo de pelo menos seis espécies morfologicamente crípticas com estruturação genética profunda. Para entendermos um problema taxonômico tão complexo, serão utilizados um protocolo de sequenciamento de nova geração denominado Filogenômica Ancorada e métodos inovadores de filogeografia, baseados em modelos, para ajudar a elucidar o cenário biogeográfico que levou à diversificação das linhagens. Esperamos desvendar a história das populações estudadas através da investigação de processos como fluxo gênico, introgressão e tempo de divergência, processos estes que se mostraram relevantes para a diversificação de outros taxa na Mata Atlântica brasileira. Também esperamos que essa aproximação nos leve a uma melhor delimitação das espécies do complexo I. guentheri-I. henselii, devido à melhoria nos caracteres quantitativos relacionados à estruturação genética das populações estudadas resultante do alto número de marcadores moleculares que serão utilizados no projeto. Este estágio será realizado no laboratório do Prof. Dr. Michael Hickerson, no City College of New York, Nova York, EUA, e seus resultados farão parte do terceiro capítulo da tese de doutorado do candidato. (AU)

Resumo

A Amazônia representa um dos Biomas mais diversos no Planeta. Apesar disso, pouco ainda se sabe sobre os processos ecológicos e evolutivos que levaram às altas taxas de diversificação, manutenção e distribuição das espécies nesta região. Neste estudo, iremos amostrar quatro espécies de plantas com diferentes modos de dispersão (i.e., Amphirrhox longifolia, Buchenavia oxypetala, Passiflora spinosa e Psychotria sp.), com o objetivo de testar a Hipótese de Rios de Wallace.Embora existam muitos estudos sobre o impacto dos rios como barreiras genéticas para espécies animais, há poucos estudos que examinam cuidadosamente o impacto dos rios da Bacia Amazônica na divergência genética de espécies vegetais. Para testar a Hipótese de Wallace, 14 populações de cada espécie coletadas nas margens dos Rios Negro ou Branco serão analisadas. Utilizando o sequenciamento de nova geração, será empregada a técnica de sequenciamento massivo de sequências associadas a sítios de restrição (ddRAD-seq, double digest Restriction site Associated DNA sequencing) para identificar marcadores SNPs (Single Nucleotide Polimorphism) no genoma de 467 indivíduos amostrados. Essa metodologia é recente dentro da genética de populações, permitindo analisar um grande número de marcadores genéticos (genômica de populações). Os resultados obtidos neste estudo irão permitir determinar o padrão de diferenciação genética dentro e entre as margens dos rios, bem como verificar se estes padrões são decorrentes do isolamento geográfico. Este projeto é uma colaboração entre o Laboratório de Sistemática Vegetal (Departamento de Botânica) da Universidade de São Paulo (USP) e o Laboratório do Dr. Christopher Dick (Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva) da Universidade de Michigan (UM). Enquanto o Laboratório da Dra. Lohmann (USP) irá cobrir todos os gastos do projeto, o laboratório do Dr. Dick (UM) irá permitir a utilização de equipamentos para a geração e análise dos dados. A análise dos dados será realizada em ambas instituições, e o artigo será escrito conjuntamente entre os membros do projeto. (AU)

Resumo

A bacia hidrográfica formada pelo Rio Amazonas e seus tributários abriga um dos ecossistemas de maior biodiversidade da Terra. Estudos biogeográficos têm sugerido que a evolução do sistema fluvial amazônico desempenhou um papel fundamental para a diversificação das espécies. As principais hipóteses sugerem que o sistema fluvial amazônico adquiriu sua configuração transcontinental W-E durante o Neógeno Superior, como resposta às mudanças na tectônica do Andes. No entanto, não há consenso quanto ao período de formação das terras baixas da Amazônia, com propostas evolutivas entre 11 e 2,5 Ma. Essa lacuna de conhecimento resulta da falta de idades absolutas para os sedimentos fluviais depositados no Cenozoico superior, e a ausência de proxies adequados para comparações entre os sistemas fluviais pretéritos e modernos. Assim, este projeto de estágio tem como objetivo utilizar nuclídeos cosmogênicos (26Al e 10BE) para determinar idades de deposição e taxas de paleo-erosão dos sedimentos fluviais da Amazônia desde o Neógeno Superior (<5Ma). Esses dados contribuirão para a reconstituição da evolução dos principais rios amazônicos no espaço e no tempo, assim como para ampliar o conhecimento sobre as respostas dos rios amazônicos as mudanças climáticas, no nível do mar, e tectônicas na escala de tempo de milhares até alguns milhões de anos. Além disso, modelos geológicos mais detalhados e precisos são de suma importância na resolução de problemas a respeito da grande biodiversidade e distribuição das províncias biogeográficas da Amazônia; também no fornecimento de dados para abastecer modelos utilizados na previsão de cenários futuros nos ecossistemas regionais frente as mudanças ambientais. O estágio será desenvolvido no Imperial College London (UK), sob supervisão do Prof. Dr. Dylan Rood. Além da motivação científica já apresentada, este estágio tem como intuito dar continuidade na formação do proponente em procedimentos laboratoriais, análise e interpretação de dados de nuclídeos cosmogênicos aplicados à datação de depósitos sedimentares e quantificação de taxas de erosão. (AU)

Resumo

Um dos mais sérios problemas globais é a diminuição das populações de polinizadores, de modo que diversos esforços estão sendo feitos para monitorar a biodiversidade das abelhas, sua conservação e uso sustentável. Entre os polinizadores, abelhas são os principais responsáveis pelo serviço de polinização de cultivos e manutenção de ecossistemas nativos. No entanto, diversos fatores têm colaborado com a diminuição de sua diversidade, entre eles a perda de habitat, provocada, entre outros fatores, pela intensificação da agricultura. Dado o atual status do impedimento taxonômico, uma área chave é o desenvolvimento e aplicação de ferramentas que nos permitam acessar a variabilidade intra e inter-específicas de maneiras alternativas à taxonomia tradicional. A biologia molecular possibilitou o desenvolvimento de métodos nessa área, entre eles, a análise de Polimorfismo de nucleotídeo simples (SNPs), aliado ao sequenciamento massivo de sequências associadas a sítios de restrições (RAD), que permite uma maior caracterização da estrutura populacional, além de estimativas sobre os processos evolutivos, dados essenciais para a definição de estratégias de conservação e para a avaliação do fluxo gênico entre as populações silvestres. Assim, este projeto visa à aplicação da técnica anteriormente citada em populações de abelhas da tribo Euglossini, coletadas em diferentes localidades do estado de São Paulo, de modo a avaliarmos a variabilidade populacional dos grupos estudados, vislumbrando o entendimento de sua história evolutiva, padrões históricos e efeitos geográficos e ecológicos que levaram à atual distribuição da variabilidade genética dos grupos estudados. (AU)

Resumo

O alto custo da restauração de florestas tropicais é, atualmente, o maior obstáculo para se alcançar a restauração em larga escala. A fim de superar essa barreira, nós desenvolvemos e implementamos plantios de restauração que incluem o Eucalipto intercalado com árvores nativas das etapas intermediárias e finais da sucessão. O objetivo é a criação de condições favoráveis para a regeneração das espécies nativas e, simultaneamente, gerar renda por meio da exploração do Eucalipto como espécie pioneira comercial, que deve ser substituída por espécies nativas após sua colheita. O objetivo desse projeto no exterior é trazer novas abordagens e análises para o projeto de pesquisa original, assim como preencher lacunas identificadas na proposta inicial. Para a melhor avaliação dos nossos experimentos, nós utilizaremos abordagens de análise na escala de árvores individuais e índices de vizinhança, permitindo entender melhor a dinâmica na escala do talhão. Nós examinaremos as interações relacionadas a luz, água e nutrientes e, por último, nós iremos parametrizar e testar um modelo de crescimento florestal que foi desenvolvido especificamente pata plantações mistas e que será utilizado para testar os efeitos de fatores bióticos e abióticos (ex: combinações de espécies e eventos de seca) sobre o crescimento e funcionamento da floresta e que poderá ser utilizada por técnicos como ferramenta prática para manejo florestal. Ao final dessa pesquisa, nós teremos coberto os principais aspectos e abordagens dos efeitos da competição sobre o crescimento das árvores utilizando dados dos nossos experimentos de restauração e teremos desenvolvido uma ferramenta de manejo para aplicação prática. (AU)

Resumo

As proteínas de seda de aranhas são sintetizadas nas glândulas produtoras de seda, onde as espidroínas são produzidas, armazenadas e processadas em uma fibra sólida a partir de uma solução líquida-cristalina. Apesar do grande interesse nas propriedades da seda de aranhas, que tornam este material adequado para aplicações biomédicas e biotecnológicas, o mecanismo de fiação e formação das fibras de seda não está completamente esclarecido; e até entao, nenhum estudo combinando as abordagens proteômica e transcriptomica foi realizado nas glândulas produtoras de seda de aranhas. Nephila clavipes é uma aranha de teia orbital interessante para-se investigar o processo de fiação e produção da seda, devido as propriedades de resistência, elasticidade e biocompatibilidade de suas fibras de seda. Sendo assim, tendo em vista que a combinação das análises proteômica e transcriptômica podem revelar um repertório extenso de novas proteínas envolvidas no processo de fiação de seda, e de modo a facilitar e permitir uma melhor compreensão de um estudo proteômico em um organismo não-modelo, o presente estudo tem como objetivo a construção de um banco de dados proteomico oriundo de uma biblioteca de RNAm de alta qualidade que possa ser utilizado para identificar padrões de expressões específicos de tecidos em glândulas de seda de aranhas. Atualmente existem técnicas poderosas e eficientes para a geração de conjuntos de dados de transcriptoma em espécies não-modelo utilizando diversas plataformas, como a Illumina HiSeq, Roche 454, Pacific Biosystems, e Applied Biosystems; e as análises de espectrometria de massas permitem que uma grande quantidade de dados proteomicos incluindo estudos de modificações pós-translacionais (PTM) e estudos de análises comparativas, possam ser comparados em diversas condições. No presente estudo, a plataforma Illumina HiSeq 2000 será utilizada para gerar a partir do transcriptoma das glândulas de seda da aranha N. clavipes, uma base de dados de proteínas. Além disso, estudos de PTMs serão realizados utilizando o software Modiro PTM Explorador 1.1, o qual não temos disponível em laboratórios brasileiros. Os dados de transcriptoma gerados poderá fornecer um recurso genômico abrangente e útil para futuras pesquisas com as glândulas de seda do grupo das aranhas orbitais, com a finalidade de melhorar a nossa compreensão sobre o mecanismo global de ação envolvidos na produção, secreção, armazenamento, transporte, proteção e mudanças de conformação das espidroínas durante o processo de fiação, e captura de presas; além disso, esses resultados podem ser relevantes para os cientistas em ciência dos materiais, biologia, bioquímica, e ciências ambientais. (AU)

Resumo

A ordem Squamata é composta por répteis (Serpentes, "Lagartos", Anfisbaenas e Mosassauros) que apresentam uma grande diversidade de espécies e de formas. Dentre os Squamata, a subordem Amphisbaenia é composta por organismos que apresentam diversas modificações morfológicas adaptadas para hábitos fossoriais. Atualmente, Amphisbaenia possui 194 espécies descritas que são divididas em seis famílias (Amphisbaenidae, Blanidae, Bipedidae, Cadeidae, Rhineuridae e Trogonophidae) que possuem ampla distribuição, ocorrendo na região Neotropical, África subsaariana, partes da região do Mediterrâneo, Baixa Califórnia e Flórida. Apesar do progresso do conhecimento acerca do grupo, o posicionamento filogenético de Amphisbaenia dentro de Squamata, bem como as relações entre as famílias e gêneros ainda permanecem incertos. Muitos trabalhos atribuem as dificuldades para compreensão da origem e evolução das Amphisbaenia à convergência de diversos caracteres morfológicos, como as diferentes formas da cabeça presentes neste grupo. Sendo assim, este projeto visa investigar e contribuir para preencher algumas destas lacunas sobre o conhecimento do grupo. Este projeto tem como objetivo quantificar as diferenças e categorizar objetivamente as formas de cabeça dentro Amphisbaenia utilizando técnicas de morfometria geométrica. Para entender o processo evolutivo subjacente que moldou a forma da cabeça neste grupo, e para testar especificamente se essas formas apresentam correlação com a filogenia ou representar convergências morfológicas, vamos usar métodos filogenéticos comparativos. Além disso, também iremos avaliar os diferentes complexos morfofuncionais usando análise de componentes principais dos dados de métricos e geométricos. (AU)

Resumo

O projeto no Brasil (Fapesp #2014/24972-4) investiga a diversificação evolutiva dos anuros no gênero Cycloramphus (Cycloramphidae) em três diferentes escalas, tratando de processos distintos: variações entre as espécies, variações entre as populações e variações entre os indivíduos. É proposto realizar na Universidade de Cornell importantes avanços em dois destes aspectos, utilizando novas ferramentas analíticas e laboratoriais e, consequentemente, fortalecendo o poder de resolução das questões abordadas sobre a diversificação no grupo. Os processos microevolutivos estão relacionados a modificações ao longo do tempo que levam ao surgimento de novas entidades, geralmente por meio da interrupção do fluxo gênico entre populações. A Mata Atlântica é um bioma exuberante e uma formação Neotropical excelente para estudos de processos evolutivos. O gênero Cycloramphus compreende espécies de anuros endêmicos da Mata Atlântica brasileira que apresentam histórias de vida e hábitos reprodutivos especializados. Estes anuros possuem requisitos ambientais particulares e, portanto, são organismos excelentes para estudos evolutivos, de diversificação e de especiação. É proposto investigar: (I) a filogenia molecular de Cycloramphus, com o objetivo de entender a história evolutiva do gênero em associação com a biologia e com a ecologia das espécies; e (II) a genética de populações de duas espécies que são parcialmente simpátricas (C. boraceiensis e C. dubius), estudando fluxo de genes. Em Cornell é pretendido concluir as análises filogenéticas comparativas e, de modo simultâneo, aplicar métodos laboratoriais de sequenciamento next-generation (double-digest RADseq) e realizar análises filogeográficas para o estudo de genética de populações. Estas duas metas irão compor o primeiro e segundo capítulo do projeto de doutorado do candidato. (AU)

Resumo

Medusas da classe Scyphozoa, as água-vivas verdadeiras, destacam-se devido ao seu grande tamanho corporal e eventual abundância em zonas costeiras, onde ocupam nichos distintos e proeminentes. Estes animais estão entre os primeiros metazoários a desenvolver a natação propelida pela musculatura. Embora o seu tecido muscular simples limite a produção de força, cifomedusas desenvolveram locomoção dos baixos custos energéticos, juntamente com mecanismos de captura de presas diversos. As pulsações da umbrela, que fornecem o impulso, integram um sistema locomotor-alimentar, uma vez que durante as pulsações fluido é bombeado para as superfícies de captura de presas (tentáculos e braços orais), aumentando as taxas de encontro com presas. O objectivo deste projeto BEPE é a realização de um estágio de três meses no Laboratório de Ecologia Animal Aquática, Faculdade de Biociências Marinhas da Universidade Kitasato e ao Enoshima Aquarium, ambos no Japão. Durante este período, as sequências de vídeo de pelo menos sete famílias de cifomedusas serão produzidos, pela primeira vez, com uma câmara de alta velocidade (>500 quadros s-1). Ambas as instituições são referências mundiais em técnicas de cultivo medusas e esta visita vai permitir a aquisição de uma maior diversidade de espécies, incluindo as fases do ciclo de vida distintas e algumas espécies raras. A partir das sequências produzidas, dados do morfo-espaço de medusas (da umbrela e estruturas pós-umbrelares) e de biomecânica (cinemática de natação, performance natatória e de mecanismos de captura de presas) serão quantificados através de técnicas de geometria morfométrica e de videografia. Tais dados serão incluídos no projeto de pós-doutorado em vigência, que tem como objetivo descrever e quantificar a diversidade morfofuncional do sistema locomotor e alimentar em cifomedusas. Esperamos que os parâmetros morfológicos e biomecânicos medidos possam ser aplicados para: i- fornecer uma perspectiva funcional sobre a diversidade de plano corporais em medusas; II- demonstrar soluções biomecânicas; e III- melhorar a compreensão sobre a co-evolução dos sistemas locomotor e alimentar em Scyphozoa, através de uma abordagem inédita para este grupo. (AU)

Resumo

O processo de digestão de metabólitos secundários e nutrientes como proteínas por Lepidopteras constitui-se num aspecto crítico para a adaptação desses herbívoros. Algumas proteínas de plantas são resistentes as proteases digestivas e constituem-se em parte dos processos digestivos e envolvem a alteração de alguns aminoácidos específicos. No caso do milho, a presença de atividade de arginina descarboxilase e agmatine deiminase presentes nas fezes de Spodoptera podem estar associados com tal fenômeno ainda pouco conhecido. (AU)

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