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Pesquisa colaborativa: Dimensions US-São Paulo: integrando filogenia, genética e ecologia química para desvendar a emaranhada simbiose multipartida das formigas cultivadoras de fungos

Processo: 19/03746-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Temático
Vigência: 01 de setembro de 2019 - 31 de agosto de 2024
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia
Convênio/Acordo: NSF - Dimensions of Biodiversity e BIOTA
Pesquisador responsável:André Rodrigues
Beneficiário:André Rodrigues
Pesq. responsável no exterior: Bryn Dentinger
Instituição no exterior: University of Utah (U), Estados Unidos
Instituição-sede: Centro de Estudos de Insetos Sociais (CEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Cameron Robert Currie ; Eric Schmidt ; Mauricio Bacci Junior ; Nicole Marie Gerardo ; Theodore Robert Schultz
Pesq. associados:Fábio Santos do Nascimento ; Milene Ferro ; Simon Luke Elliot
Bolsa(s) vinculada(s):20/04639-0 - Liofilização de culturas de fungos do gênero Escovopsis, BP.TT
19/24412-2 - Diversidade e função de fungos leveduriformes em insetos fungicultores, BP.DR
19/23391-1 - Micoparasitismo na fungicultura das atíneas: competição por hospedeiros em múltiplas infecções, BP.IC
Assunto(s):Ecologia química  Filogenia  Genética  Botânica (classificação)  Coevolução  Diversidade funcional  Simbiose  Fungos  Formigas 

Resumo

Fundamentação: Interações entre espécies podem gerar diversidade. Tal afirmação é aplicável em simbioses que coevoluíram, nas quais processos coadaptativos podem levar à geração e manutenção da diversidade genética e funcional de cada parceiro envolvido, em escalas de tempo microevolutivas. Esse elo evolutivo entre os organismos também pode levar à diversidade taxonômica em escalas de tempo macroevolutivas, quando um ou mais parceiros evoluem em paralelo com o outro. Enquanto isso é amplamente reconhecido, a diversidade nesses sistemas simbiônticos pode estar obscurecida, devido à falta de amostragens em larga escala e estudos taxonômicos aprofundados. Com uma abordagem compreensiva, a presente proposta pretende descobrir a diversidade críptica em um modelo carismático de interação entre organismos, a simbiose das formigas cultivadoras de fungos (i.e., as formigas atíneas). Com amostragens considerando diferentes biomas em extensas áreas geográficas, tendo como alvo espécies que espera-se revelar a diversidade críptica, o grupo de pesquisa desvendará a diversidade taxonômica e filogenética das formigas, do fungo cultivado como alimento por esses insetos, dos fungos parasitas que atacam o cultivar das formigas e das bactérias que atuam na defesa e nos processos metabólicos das colônias das atíneas. Unindo metatranscriptômica e metabolômica, a equipe irá caracterizar a diversidade genética, avaliando se e como as funções do microbioma das colônias das formigas complementam aquelas dos simbiontes principais desse sistema. Por último, considerando que interações químicas são essenciais na maioria das interações interespecíficas, a equipe utilizará técnicas modernas de química de produtos naturais para descobrir a natureza química da comunicação entre os simbiontes e da inibição de patógenos. O projeto conta com a expertise de uma equipe multidisciplinar envolvendo pesquisadores do Brasil e dos EUA, a qual abrange desde taxonomia de insetos e fungos, filogenética, genômica, até a química de produtos naturais. Mérito intelectual. Embora uma profunda percepção da evolução e diversificação dos organismos tenha sido obtida com o estudo de interações bidirecionais entre predadores e presas, entre parasitas e hospedeiros, e entre parceiros mutualistas; há um crescente reconhecimento de que tais processos coevolutivos estão imersos dentro de comunidades ecológicas complexas. Essas envolvem várias espécies, muitas das quais são micro-organismos. Tal complexidade pode levar à coevolução difusa, onde as espécies que interagem não evoluem em resposta apenas umas às outras, mas a múltiplos parceiros e antagonistas em potencial. Avaliar se a coevolução e a especialização podem ser rigorosamente mantidas em tal contexto requer amostragens e uma compreensão extensivas da diversidade taxonômica, filogenética e funcional dentro de um sistema. Com base em pesquisas anteriores sobre a simbiose entre formigas e fungos, o presente projeto revelará a diversidade dessa carismática simbiose para abordar tal questão central. Impactos mais amplos. Como exemplo clássico de simbiose e coevolução, o sistema das formigas atíneas tem uma extensa história de pesquisa e que cativa o público em geral. A equipe colaborará com um historiador para documentar a pesquisa internacional e como ela se baseia em pesquisas anteriores. Entrevistas em vídeo decorrentes dessa colaboração servirão como base para uma plataforma de vídeo multimídia, que será exibida em dois museus e em um festival de ciência para o público. No Brasil, os pesquisadores conduzirão um workshop para estudantes de graduação e pós-graduação sobre isolamento de micro-organismos. O projeto formará vários recursos humanos, desde pós-doutorandos, estudantes de pós-graduação até alunos de graduação, que serão recrutados através de uma abordagem direcionada para alcançar candidatos de origens sub-representadas das disciplinas STEM (ciência, tecnologia, engenharia e matemática). (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
BARCOTO, MARIANA O.; CARLOS-SHANLEY, CAMILA; FAN, HUAN; FERRO, MILENE; NAGAMOTO, NILSON S.; BACCI, JR., MAURICIO; CURRIE, CAMERON R.; RODRIGUES, ANDRE. Fungus-growing insects host a distinctive microbiota apparently adapted to the fungiculture environment. SCIENTIFIC REPORTS, v. 10, n. 1 JUL 24 2020. Citações Web of Science: 0.
GOES, ARYEL C.; BARCOTO, MARIANA O.; KOOIJ, PEPIJN W.; BUENO, ODAIR C.; RODRIGUES, ANDRE. How Do Leaf-Cutting Ants Recognize Antagonistic Microbes in Their Fungal Crops?. FRONTIERS IN ECOLOGY AND EVOLUTION, v. 8, MAY 5 2020. Citações Web of Science: 0.

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