Morphology of the male reproductive system and spermatozoa of three mosquito species (Diptera: Culicidae)

Abstract

Várias espécies de mosquitos (Diptera: Culicidae) são vetores de patógenos que causam doenças em humanos. Devido à sua importância médica, essas espécies se tornam alvo de pesquisas, incluindo estudos sobre reprodução. Embora alguns pesquisadores já tenham conduzido investigações, ainda existem lacunas sobre a morfologia do sistema reprodutor masculino (SRM) e dos espermatozoides para a maioria das espécies de mosquitos. Este estudo apresenta uma análise sobre a morfologia tecidual do SRM e dos espermatozoides de Anopheles darlingi (Anophelinae), Aedes aegypti e Lutzia bigoti (Culicinae). O SRM de Ae. aegypti e L. bigoti consistiu em um par de testículos unifoliculares e compactamente espiralizados, ductos deferentes, vesículas seminais, um ducto ejaculatório e um par de glândulas acessórias. Sugere-se que o arranjo espiralado dos testículos os torna maiores e alongados, ocupando menos espaço e reduzindo a superfície de contato. Possivelmente essa estratégia está relacionada ao grande volume de gametas produzidos por essas espécies. Os espermatozoides possuem o formato filiforme e mediram, em média, 335 µm e 219 µm em comprimento, respectivamente. A ultraestrutura dessas células de Ae. aegypti revelou uma organização atípica do axonema, com um arranjo de microtúbulos do tipo 9 + 9+ ‘1’ (nove microtúbulos externos, nove duplas periféricas e um elemento central). O SRM de An. darlingi caracterizou-se por um par de testículos unifoliculares não espiralizados com espermatogênese radial, ductos deferentes, um ducto ejaculatório muscular e um par de glândulas acessórias. O comprimento dos espermatozoides variou de 92 a 246 µm. Observa-se que o SRM de mosquitos representando a subfamília Culicinae é similar entre as espécies, mas diferenciando-se de An. darlingi, representante da subfamília Anophelinae. Propõe-se que essas diferenças sejam marcas de cada subfamília. Por fim, sugere-se que a variação intraespecífica do comprimento dos espermatozoides de An. darlingi esteja relacionada ao comportamento monândrico das fêmeas. Palavras-chave: mosquito; reprodução; testículos; glândulas acessórias; vesículas seminais; ductos deferentes; ducto ejaculatório; espermatozoidesSeveral mosquito species (Diptera: Culicidae) act as vectors for pathogens that cause human diseases. Due to their medical significance, these species have become the focus of numerous studies, including research on reproduction. Although some investigations have been conducted, there remain significant gaps in understanding the morphology of the male reproductive system (MRS) and spermatozoa in most mosquito species. This study provides an analysis of the tissue morphology of the MRS and spermatozoa in Anopheles darlingi (Anophelinae), Aedes aegypti, and Lutzia bigoti (Culicinae). The MRS of Ae. aegypti and L. bigoti consisted of a pair of unifollicular and spiraled testes, deferent ducts, seminal vesicles, an ejaculatory duct, and a pair of accessory glands. It is suggested that the spiral arrangement of the testes makes them larger and elongated, occupying less space and reducing the contact surface. This strategy is possibly related to the large volume of gametes produced by these species. The spermatozoa are filiform in shape, measuring an average of 335 µm and 219 µm in length, respectively. Ultrastructural analysis of Ae. aegypti spermatozoa revealed an atypical axonemal organization, characterized by a 9 + 9 + ‘1’ microtubule arrangement (nine outer microtubules, nine peripheral doublets, and a central element). The MRS of An. darlingi is characterized by a pair of non-spiraled, unifollicular testes with radial spermatogenesis, deferent ducts, a muscular ejaculatory duct, and a pair of accessory glands. Spermatozoa size ranges from 92 to 246 µm. It was observed that the MRS of mosquitoes within the Culicinae subfamily is morphologically similar across species, yet distinct from that of An. darlingi, a representative of the Anophelinae subfamily. It is proposed that these differences are hallmarks of each subfamily. Additionally, sperm length varied significantly among the three species studied. Finally, the intraspecific variation in spermatozoa length in An. darlingi is suggested to be associated with the monandrous behavior of its females. Keywords: mosquito; reproduction; testes; accessory glands; seminal vesicles; deferent ducts; ejaculatory duct; spermatozoaCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES