Bases moleculares da plasticidade de comportamento e das estratégias reprodutivas na evolução das histórias de vida em abelhas sem ferrão neotropicais (Meliponini)

• Processo: 20/13296-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Animal
• Pesquisador responsável: Klaus Hartmann Hartfelder
• Beneficiário: Klaus Hartmann Hartfelder
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Zilá Luz Paulino Simões
• Pesquisadores associados: Alexandre Rossi Paschoal ; Anete Pedro Lourenço ; Carolina Gonçalves Santos ; Daniel Guariz Pinheiro ; Flávia Cristina de Paula Freitas ; Francis de Morais Franco Nunes ; Patrick Douglas de Souza dos Santos
• Auxílio(s) vinculado(s): 22/14675-9 - Sequenciamento genômico e o papel do hormônio juvenil no fenótipo de rainhas do gênero Melipona, AV.EXT
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/06229-4 - O relógio dos ritmos biológicos das abelhas sem ferrão (Meliponini), BP.DD; 23/13713-7 - Além da imunidade: O papel das vias de sinalização do sistema imune inato no comportamento defensivo de abelhas altamente eussociais, BP.DR; 23/02833-1 - Transcriptômica comparativa - uma ferramenta para identificação de genes e processos evolutivos associados à plasticidade em estilos de vida de abelhas sem ferrão (Meliponini), BP.IC; + mais bolsas vinculadas 22/14866-9 - Análise do genoma de Scaptotrigona bipunctata, BP.PD; 22/05723-0 - A configuração e regulação dos ritmos circadianos em operárias de abelhas sem ferrão (Melipona quadrifasciata), BP.IC; 20/08524-2 - Abelhas, um modelo para explorar os mecanismos epigenômicos da herança do imune primming, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Abelhas-sem-ferrão Meliponini Biologia reprodutiva Eussocialidade Transcriptômica Comportamento animal Traços de história de vida
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: abelhas sem ferrão | biologia reprodutiva | comportamento de operária | eussocialidade | life history trade-offs | transcriptômica comparativa | Genética de abelhas

Resumo

Na evolução dos insetos sociais ocorreu uma quebra no paradigma do balanço (trade-off) entre longevidade e fertilidade, e existe também um campo de conflito de interesses de fitness entre rainha e operárias e também entre as operárias referente a produção da prole da colônia. As abelhas sem ferrão (Meliponini) constituem um grupo interessante para investigar a questão de trade-off e do conflito reprodutivo, uma vez que há uma alta variabilidade na fertilidade das operárias entre espécies e gêneros, mas pouca variabilidade no que diz respeito à longevidade das mesmas. Tal torna estas abelhas altamente eussociais um experimento natural interessante e importante para estudos de parâmetros associados à evolução de estratégias de histórias de vida (life history strategies) no contexto da socialidade. As Meliponini, junto com as abelhas melíferas (Apini) são as únicas duas tribos de abelhas altamente eussociais, mas diferente das Apini com menos que uma dúzia de espécies e de comportamentos bastante similares entre elas, as Meliponini são altamente diversas em número de espécies, estrutura de ninho e estilos de vida. Neste projeto selecionamos três espécies, Melipona quadrifasciata, Frieseomelitta varia e Scaptotrigona bipunctata, que diferem nas características de biologia reprodutiva e agressividade das operárias, para análises comparativas dos transcriptomas de três fases fundamentais do ciclo de vida adulta (operárias recém emergidas, nutridoras e forrageiras) e de três tecidos com funções divergentes (cérebro, ovário e corpo gorduroso). Genes diferencialmente expressos em cada tecido, espécie e entre as três espécies serão analisados em termos de categorias Gene Ontology (GO) e vias funcionais KEGG. Outra informação funcional importante será gerada por meio da análise de redes gênicas para revelar padrões de correlação de expressão (WGCNA). As comparações para M. quadrifasciata e F. varia serão baseadas nos seus genomas previamente sequenciados, enquanto para a S. bipuntata o projeto propõe também o sequenciamento do genoma da mesma, como terceira espécie desta tribo a ter um genoma disponível para análises comparativas amplas. Com os genes que se destacam nestas análises dos transcriptomas serão realizadas buscas em bancos de dados de Apis mellifera para comparações de perfis de expressão entre os dois clados de abelhas altamente eussociais, os Apini e Meliponini. Com estes genes realizaremos também análises evolutivas, em busca de evidências de seleção positiva, por meio dos ortólogos nos genomas de abelhas atualmente disponíveis em bancos de dados públicos. Análises mais aprofundadas serão realizadas por meio de PCR em tempo real para genes de destaque das análises de contrastes das três espécies de abelhas sem ferrão para genes candidatos revelados em A. mellifera como envolvidos em processos de reprodução, longevidade/imunosenescência, divisão de trabalho, agressividade e processos epigenéticos. Para revelar contextos fisiológicos correlatos à expressão gênica serão realizadas, por fim, análises de conteúdo protéico e lipídico do corpo gorduroso das abelhas sem ferrão, como também a quantificação dos níveis dos hormônios ecdisteroides e de hormônio juvenil na hemolinfa. Assim, situados dentro de um contexto filogeneticamente bem circunscrito, os resultados deste projeto têm grande potencial de gerar conhecimentos inovadores para a biologia molecular da evolução da socialidade em insetos e, concomitantemente, sobre as bases moleculares da reconfiguração do trade-off entre longevidade e reprodução na teoria das life histories. (AU)