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: Mauricio Bacci Junior
• Beneficiário: Mauricio Bacci Junior
• Pesq. responsável no exterior: Bryn Dentinger
• Instituição no exterior: University of Utah (U), Estados Unidos
• Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Pesquisadores principais:( Atuais ): Cameron Robert Currie ; Eric Schmidt ; Nicole Marie Gerardo ; Theodore Robert Schultz
• Pesquisadores principais:( Anteriores ): Mauricio Bacci Junior
• Pesq. associados: Fábio Santos do Nascimento ; Milene Ferro ; Pepijn Kooij ; Simon Luke Elliot
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/08013-0 - Jardins de fungo de formigas cortadeiras: Flexibilidade funcional, complementariedade metabólica e aplicações biotecnológicas, BP.DR; 20/12423-7 - Polióis e compostos voláteis em jardins de fungos de formigas: ecologia, evolução e aplicações biotecnológicas, BP.PD; 21/05895-2 - Liofilização de culturas de fungos do gênero Escovopsis, BP.TT; + mais bolsas vinculadas 21/04706-1 - Desvendando a origem do fungo parasita Escovopsis, BP.PD; 21/04112-4 - A imunologia do superorganismo: detecção, resposta e memória em formigas cortadeiras, BP.MS; 21/01072-1 - Curadoria da coleção de micro-organismos de formigas atíneas, BP.TT; 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 - menos bolsas vinculadas
• 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

(8)

(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)

AQUINO ZANI, RENATA DE OLIVEIRA; FERRO, MILENE; BACCI JR, MAURICIO. hree phylogenetically distinct and culturable diazotrophs are perennial symbionts of leaf-cutting ant. ECOLOGY AND EVOLUTION, v. 11, n. 24 DEC 2021. Citações Web of Science: 0.

BIZARRIA, RODOLFO; KOOIJ, PEPIJN W.; RODRIGUES, ANDRE. Climate Change Influences Basidiome Emergence of Leaf-Cutting Ant Cultivars. JOURNAL OF FUNGI, v. 7, n. 11 NOV 2021. Citações Web of Science: 0.

BARRERA, CORINA A.; SOSA-CALVO, JEFFREY; SCHULTZ, TED R.; RABELING, CHRISTIAN; BACCI, MAURICIO. hylogenomic reconstruction reveals new insights into the evolution and biogeography of Atta leaf-cutting ants (Hymenoptera: Formicidae. Systematic Entomology, v. 47, n. 1 SEP 2021. Citações Web of Science: 0.

BIZARRIA, JR., RODOLFO; PAGNOCCA, FERNANDO CARLOS; RODRIGUES, ANDRE. easts in the attine ant-fungus mutualism: Diversity, functional roles, and putative biotechnological application. YEAST, v. 39, n. 1-2, SI SEP 2021. Citações Web of Science: 0.

MONTOYA, QUIMI VIDAURRE; SUTTA MARTIARENA, MARIA JESUS; BIZARRIA JR, RODOLFO; GERARDO, NICOLE MARIE; RODRIGUES, ANDRE. Fungi inhabiting attine ant colonies: reassessment of the genus Escovopsis and description of Luteomyces and Sympodiorosea gens. nov.. IMA FUNGUS, v. 12, n. 1 AUG 24 2021. Citações Web of Science: 0.

JIMENEZ-GOMEZ, IRINA; BARCOTO, MARIANA O.; MONTOYA, QUIMI V.; GOES, ARYEL C.; MONTEIRO, LANA S. V. E.; BUENO, ODAIR C.; RODRIGUES, ANDRE. Host Susceptibility Modulates Escovopsis Pathogenic Potential in the Fungiculture of Higher Attine Ants. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 12, JUN 14 2021. Citações Web of Science: 0.

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: 5.

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.