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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: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)

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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)
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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, . (19/03746-0, 19/24470-2)
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, . (19/24412-2, 19/03746-0)
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, . (19/03746-0, 14/24298-1, 18/07931-3, 17/12689-4, 16/04955-3)
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, . (12/25299-6, 19/03087-6, 19/03746-0)
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, . (12/25299-6, 15/16415-0, 19/03746-0, 16/02767-5, 13/50954-0, 17/04824-9)
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, . (17/12689-4, 19/03746-0)
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