Scales of biodiversity: integrated studies of snake venom evolution and function across multiple levels of diversity

• Grant number: 18/04494-1
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: April 01, 2018
• End date: March 31, 2019
• Field of knowledge: Biological Sciences - Zoology
• Agreement: NSF - Dimensions of Biodiversity and BIOTA
• Principal Investigator: Erika Hingst-Zaher
• Grantee: Frederico de Alcântara Menezes
• Host Institution: Instituto Butantan. São Paulo , SP, Brazil
• Associated research grant: 16/50127-5 - Dimensions US-BIOTA São Paulo: scales of biodiversity: integrated studies of snake venom evolution and function across multiple levels of diversity, AP.BTA.TEM

Abstract

O entendimento da rápida diversificação dentro de uma linhagem evolutiva requer a determinação dos fatores e características que a promoveram. O veneno tem sido hipotetizado como sendo a inovação iniciadora da irradiação das serpentes, pois expandiu suas oportunidades tróficas. Já o subsequente recrutamento de toxinas e neofuncionalização de seus genes teriam promovido a diversificação seguinte. Este projeto irá determinar como inovações secundárias fundamentais dentro dos venenos contribuem com a diversificação das serpentes avançadas e testar possíveis vieses nos caminhos genéticos que moldaram a rápida evolução fenotípica dos venenos, de forma a compreender o mecanismo que norteia a diversificação no grupo. Primeiro, testaremos a relação entre diversidade e ações de venenos e as taxas de diversificação genética, utilizando mais de 100 espécies das três famílias de serpentes venenosas que ocorrem nos Estados Unidos e no Brasil, coletadas em áreas de biodiversidade excepcionalmente alta. Usando dados de transcriptômica, espectrometria de massas quantitativa e ensaios funcionais, iremos estimar a filogenia, quantificar a função e complexidade de venenos, além de testar a relação entre a diversificação dos clados e a composição dos venenos. Em seguida, iremos avaliar a genética da diferenciação fenotípica e mutações influenciando a produção de venenos, por meio da investigação detalhada de seis pares de espécies (duas de cada grupo) com divergência recente e diferenças significativas nas ações de seus venenos. Para cada uma delas, avaliaremos a importância dos mecanismos pre-transcricionais (ex.: regulação cis ou o número de cópias) e pós-transcricionais (ex.: eficiência de tradução ou microRNAs) que podem ser determinantes na diversidade de toxinas, além de testar se os efeitos do veneno são presa-específicos. Isto irá fornecer detalhes sem precedentes sobre processos microevolutivos que fundamentam uma característica chave que influencia padrões macroevolutivos. Teremos assim uma perspectiva integrada, do nível molecular ao do organismo, sobre processos fundamentais geradores de biodiversidade. (AU)