Padrão ontogênico da cápsula cefálica de imaturos Chironomus sancticaroli Strixino-Strixino, 1981 (Chinoromidae: Diptera) sob condições de laboratório

Orientador: Mário Antônio Navarro da SilvaCoorientador: José Marcelo Rocha AranhaMonografia (Bacharelado) - Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Curso de Graduação em Ciências BiológicasResumo : Em ambientes aquáticos, quironomídeos são um dos grupos de macroinvertebrados mais abundantes, principalmente por tolerarem condições adversas do meio, como baixos níveis de oxigênio dissolvido. Sofrem alterações morfológicas quando expostos a contaminantes e por isso são utilizados como bioindicadores de qualidade de água. Dessa forma, trabalhos que objetivem a morfologia e suas transformações ao longo do desenvolvimento larval tornam-se extremamente necessários. Neste trabalho, foram analisadas seis estruturas da cápsula cefálica (antena, mandíbula, mento, pente epifaríngeo, placa ventromental e pré-mandíbula) entre os quatro ínstares larvais de Chironomus sancticaroli Strixino-Strixino, 1981, como elemento subsidiário para determinar as alterações que ocorrem no padrão morfológico durante a ontogenia. Além disso, quatro dessas estruturas foram mensuradas para testá-las como possíveis ferramentas na definição e identificação dos quatro ínstares presentes na espécie alvo. Foram selecionadas 165 larvas distribuídas entre os quatro ínstares, estas foram fixadas em álcool 70%, diafanizadas em KOH 6% para a montagem das lâminas, que foram analisadas em microscopia óptica. Foi possível definir o padrão morfológico das seis estruturas selecionadas durante o desenvolvimento larval e através da morfometria de quatro estruturas (antena, mandíbula, mento e placa ventromental) foi confirmada a sua possível utilização como ferramenta para determinação dos ínstares larvais

Efeitos ecotoxicológicos em Chironomus sancticaroli Strixino e Strixino, 1981 (DIPTERA : CHIRONOMIDAE) expostos ao Malathion

Resumo: Os inseticidas organofosforados são compostos utilizados pelo ser humano em agrossistemas e em programas de controle de vetores de patógenos. Por serem constantemente aplicados podem atingir os corpos d'água, afetando toda a biota aquática. O objetivo deste trabalho foi avaliar através dos biomarcadores bioquímicos atividades da acetilcolinesterase (AChE), esterase alfa (EST - ?) e esterase beta (EST - ?) os efeitos da exposição aguda e crônica da espécie Chironomus sancticaroli Strixino & Strixino, 1981 (Diptera: Chironomidae) ao inseticida organofosforado malathion, além disso verificar efeitos na população através da fecundidade potencial das fêmeas da espécie. Os organismos foram provenientes de uma colônia de criação do Laboratório de Entomologia Médica e Veterinária (LEMV) da Universidade Federal do Paraná (UFPR) mantida em sala de criação com temperatura 25ºC (±2ºC), fotoperíodo (12h claro/12h escuro) e umidade 80% (±10%) controlados. Foram realizados cinco bioensaios de toxicidade aguda (96h) com cinco concentrações (0,1; 0,25; 1,37; 1,96 e 2,51 ?g.L-1) do inseticida e dois bioensaios de toxicidade crônica (17 dias) com duas concentrações (0,1; 0,25 ?g.L-1) de malathion. Grupos controles com álcool como solvente foram mantidos em paralelo para cada teste. Foram analisadas 50 larvas por concentração para cada enzima quantificada, totalizando 1350 larvas. A fecundidade potencial das fêmeas provenientes do bioensaio de toxicidade crônica foi quantificada através da relação existente entre este parâmetro e o comprimento da asa das fêmeas. No total foram mensuradas 173 asas do controle, 127 asas da concentração 0,1 ?g.L-1 e 170 asas da concentração 0,25 ?g.L-1, as quais emergiram do 8º ao 17º dia de bioensaio. As enzimas AChE, EST - ? e EST - ? tiveram as suas atividades diminuida tanto pela exposição aguda quanto crônica e em todas as concentrações do inseticida malathion. A fecundidade potencial das fêmeas sofreu uma redução de 13% na concentração 0,1 ?g.L-1, a qual é o valor máximo permitido pelo CONAMA para o malathion para rios de classe 1, porém na concentração de 0,25 ?g.L-1 não foram observadas alterações significativas, impedindo assim uma conclusão de como este produto afeta a fecundidade da espécie. Entretanto, verificou-se que pequenas concentrações do inseticida malathion causam alterações no metabolismo individual das larvas de C. sancticaroli, indicando assim alta toxicidade e risco ambiental deste composto para a espécie

Respostas metabólicas e moleculares de Chironomus sancticaroli Strixino & Strixino, 1981 (Diptera: Chironomidae) exposta ao Malathion, Fenantreno e Cádmio

Orientador : Prof. Dr. Mario Antônio Navarro da SilvaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas (Entomologia). Defesa: Curitiba, 25/02/2016Inclui referências : f. 143-151Área de concentração : EntomologiaResumo: A complexidade das inúmeras combinações de xenobióticos nos ambientes aquáticos representa um grande desafio para a avaliação do risco ecológico. A espécie bioindicadora Chironomus sancticaroli foi utilizada como modelo de exposição para se compreender os efeitos individuais e das misturas combinadas do metal cádmio, do inseticida organofosforado malathion e do hidrocarboneto policíclico aromático fenantreno, poluentes que representam diferentes classes de xenobióticos amplamente encontrados em lugares impactados no mundo. As larvas de IV ínstar foram expostas por 48h a três concentrações nominais de cádmio (0,001, 3,2 e 7,4 mg L-1), malathion (0,0001, 0,0564 e 0,1006 mg L-1) e fenantreno (0,0025, 1,25 e 2,44 mg L-1), além dos controles água e solvente (etanol p.a.). As menores concentrações de cada poluente representam o máximo permitido pela legislação brasileira para rios de Classe 1 e 2 e as outras duas concentrações representam, as concentrações letais CL25 e CL50 previamente calculadas de cada composto para a espécie. Foram quantificadas as concentrações biodisponíveis dos poluentes em todos os experimentos para se confirmar as concentrações nominais. Foi utilizada a abordagem de unidades tóxicas para se prever a toxicidade das misturas. Os biomarcadores utilizados foram as atividades das enzimas acetilcolinesterase (AChE), esterase alfa (EST alfa), esterase beta (EST beta), glutationa S-transferase (GST), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), os danos de peroxidação lipídica (LPO), o conteúdo total de hemoglobinas (Hb) e a expressão gênica de quatro hemoglobinas: HbB, HbC, HbD e HbE. Nas larvas de Chironomus sancticaroli, os biomarcadores bioquímicos foram mais sensíveis aos efeitos provocados pelo malathion, em seguida o cádmio e fenantreno. As misturas binárias e terciárias provocaram mais efeitos que as exposições individuais para todos os poluentes. Dentre as misturas, a exposição binária cádmio + malathion e a exposição terciária cádmio + malathion + fenantreno foram as mais tóxicas para a espécie. Com base nos resultados os três poluentes podem ser considerados neurotóxicos, capazes de gerar alterações metabólicas e estresse oxidativo, gerando os danos de peroxidação lipídica e as alterações no conteúdo e expressão gênica de hemoglobinas em Chironomus sancticaroli. As interações observadas entre os xenobióticos investigados poderão auxiliar no direcionamento de futuros estudos diretamente ligados à avaliação de risco ecológico e conservação da biota dos ecossistemas aquáticos.Abstract: The complexity of numerous combinations of xenobiotics in aquatic environments represents a major challenge for ecological risk assessment. In this thesis, the bioindicator species Chironomus sancticaroli was used as a model organism to assess the individual and combined effects of the metal cadmium, the organophosphate insecticide malathion and polycyclic aromatic hydrocarbon phenanthrene, pollutants that represent different classes of xenobiotics widely detected in impacted areas worldwide. IV instar larvae were exposed for 48 hours at three nominals concentrations of cadmium (0.001, 3.2 and 7.4 mg L-1), malathion (0.0001, 0.0564 and 0.1006 mg L-1), and phenanthrene (0.0025, 1.25 and 2.44 mg L-1), water and solvent (ethanol p.a.) controls. The lowest concentrations of each pollutant represent the maximum limit allowed by Brazilian law to Class 1 and 2 rivers, while the other two concentrations represent the lethal concentrations LC25 and LC50 previously calculated for each compound for the species. The bioavailable concentrations of the pollutants were quantified in all experiments to confirm nominal concentrations. The toxic unit (TU) approach was used to predict mixture toxicity. Measured biomarkers were the enzymatic activities of acetylcholinesterase (AChE), esterase alpha (EST alpha), esterase beta (EST beta), glutathione S-transferase (GST), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), the lipid peroxidation damage (LPO), the total content of hemoglobin (Hb) and gene expression of four hemoglobins: HbB, HbC, HbD and HbE. Biochemical biomarkers of the larvae of Chironomus sancticaroli were most sensitive to measure effects caused by malathion, followed by cadmium and phenanthrene. Compared to individual exposures, both binary and tertiary mixtures caused synergistic responses. Among the mixtures, the binary exposure cadmium + malathion and the tertiary exposure cadmium + malathion + phenanthrene were the most toxic to Chironomus sancticaroli. Based on these results, all three pollutants can be considered neurotoxic, capable of generating a high degree of metabolic and oxidative stress, potentially causing lipid peroxidation damage and changes in hemoglobin content and as well as gene expression. The observed interactions between the investigated xenobiotics may assist in future studies supporting ecological risk evaluation and conservation of the aquatic ecosystem

Efeitos ecotoxicológicos em Chironomus sancticaroli Strixino e Strixino, 1981 (DIPTERA : CHIRONOMIDAE) expostos ao Malathion

Resumo: Os inseticidas organofosforados são compostos utilizados pelo ser humano em agrossistemas e em programas de controle de vetores de patógenos. Por serem constantemente aplicados podem atingir os corpos d'água, afetando toda a biota aquática. O objetivo deste trabalho foi avaliar através dos biomarcadores bioquímicos atividades da acetilcolinesterase (AChE), esterase alfa (EST - ?) e esterase beta (EST - ?) os efeitos da exposição aguda e crônica da espécie Chironomus sancticaroli Strixino & Strixino, 1981 (Diptera: Chironomidae) ao inseticida organofosforado malathion, além disso verificar efeitos na população através da fecundidade potencial das fêmeas da espécie. Os organismos foram provenientes de uma colônia de criação do Laboratório de Entomologia Médica e Veterinária (LEMV) da Universidade Federal do Paraná (UFPR) mantida em sala de criação com temperatura 25ºC (±2ºC), fotoperíodo (12h claro/12h escuro) e umidade 80% (±10%) controlados. Foram realizados cinco bioensaios de toxicidade aguda (96h) com cinco concentrações (0,1; 0,25; 1,37; 1,96 e 2,51 ?g.L-1) do inseticida e dois bioensaios de toxicidade crônica (17 dias) com duas concentrações (0,1; 0,25 ?g.L-1) de malathion. Grupos controles com álcool como solvente foram mantidos em paralelo para cada teste. Foram analisadas 50 larvas por concentração para cada enzima quantificada, totalizando 1350 larvas. A fecundidade potencial das fêmeas provenientes do bioensaio de toxicidade crônica foi quantificada através da relação existente entre este parâmetro e o comprimento da asa das fêmeas. No total foram mensuradas 173 asas do controle, 127 asas da concentração 0,1 ?g.L-1 e 170 asas da concentração 0,25 ?g.L-1, as quais emergiram do 8º ao 17º dia de bioensaio. As enzimas AChE, EST - ? e EST - ? tiveram as suas atividades diminuida tanto pela exposição aguda quanto crônica e em todas as concentrações do inseticida malathion. A fecundidade potencial das fêmeas sofreu uma redução de 13% na concentração 0,1 ?g.L-1, a qual é o valor máximo permitido pelo CONAMA para o malathion para rios de classe 1, porém na concentração de 0,25 ?g.L-1 não foram observadas alterações significativas, impedindo assim uma conclusão de como este produto afeta a fecundidade da espécie. Entretanto, verificou-se que pequenas concentrações do inseticida malathion causam alterações no metabolismo individual das larvas de C. sancticaroli, indicando assim alta toxicidade e risco ambiental deste composto para a espécie

Respostas metabólicas e moleculares de Chironomus sancticaroli Strixino & Strixino, 1981 (Diptera: Chironomidae) exposta ao Malathion, Fenantreno e Cádmio

Orientador : Prof. Dr. Mario Antônio Navarro da SilvaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas (Entomologia). Defesa: Curitiba, 25/02/2016Inclui referências : f. 143-151Área de concentração : EntomologiaResumo: A complexidade das inúmeras combinações de xenobióticos nos ambientes aquáticos representa um grande desafio para a avaliação do risco ecológico. A espécie bioindicadora Chironomus sancticaroli foi utilizada como modelo de exposição para se compreender os efeitos individuais e das misturas combinadas do metal cádmio, do inseticida organofosforado malathion e do hidrocarboneto policíclico aromático fenantreno, poluentes que representam diferentes classes de xenobióticos amplamente encontrados em lugares impactados no mundo. As larvas de IV ínstar foram expostas por 48h a três concentrações nominais de cádmio (0,001, 3,2 e 7,4 mg L-1), malathion (0,0001, 0,0564 e 0,1006 mg L-1) e fenantreno (0,0025, 1,25 e 2,44 mg L-1), além dos controles água e solvente (etanol p.a.). As menores concentrações de cada poluente representam o máximo permitido pela legislação brasileira para rios de Classe 1 e 2 e as outras duas concentrações representam, as concentrações letais CL25 e CL50 previamente calculadas de cada composto para a espécie. Foram quantificadas as concentrações biodisponíveis dos poluentes em todos os experimentos para se confirmar as concentrações nominais. Foi utilizada a abordagem de unidades tóxicas para se prever a toxicidade das misturas. Os biomarcadores utilizados foram as atividades das enzimas acetilcolinesterase (AChE), esterase alfa (EST alfa), esterase beta (EST beta), glutationa S-transferase (GST), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), os danos de peroxidação lipídica (LPO), o conteúdo total de hemoglobinas (Hb) e a expressão gênica de quatro hemoglobinas: HbB, HbC, HbD e HbE. Nas larvas de Chironomus sancticaroli, os biomarcadores bioquímicos foram mais sensíveis aos efeitos provocados pelo malathion, em seguida o cádmio e fenantreno. As misturas binárias e terciárias provocaram mais efeitos que as exposições individuais para todos os poluentes. Dentre as misturas, a exposição binária cádmio + malathion e a exposição terciária cádmio + malathion + fenantreno foram as mais tóxicas para a espécie. Com base nos resultados os três poluentes podem ser considerados neurotóxicos, capazes de gerar alterações metabólicas e estresse oxidativo, gerando os danos de peroxidação lipídica e as alterações no conteúdo e expressão gênica de hemoglobinas em Chironomus sancticaroli. As interações observadas entre os xenobióticos investigados poderão auxiliar no direcionamento de futuros estudos diretamente ligados à avaliação de risco ecológico e conservação da biota dos ecossistemas aquáticos.Abstract: The complexity of numerous combinations of xenobiotics in aquatic environments represents a major challenge for ecological risk assessment. In this thesis, the bioindicator species Chironomus sancticaroli was used as a model organism to assess the individual and combined effects of the metal cadmium, the organophosphate insecticide malathion and polycyclic aromatic hydrocarbon phenanthrene, pollutants that represent different classes of xenobiotics widely detected in impacted areas worldwide. IV instar larvae were exposed for 48 hours at three nominals concentrations of cadmium (0.001, 3.2 and 7.4 mg L-1), malathion (0.0001, 0.0564 and 0.1006 mg L-1), and phenanthrene (0.0025, 1.25 and 2.44 mg L-1), water and solvent (ethanol p.a.) controls. The lowest concentrations of each pollutant represent the maximum limit allowed by Brazilian law to Class 1 and 2 rivers, while the other two concentrations represent the lethal concentrations LC25 and LC50 previously calculated for each compound for the species. The bioavailable concentrations of the pollutants were quantified in all experiments to confirm nominal concentrations. The toxic unit (TU) approach was used to predict mixture toxicity. Measured biomarkers were the enzymatic activities of acetylcholinesterase (AChE), esterase alpha (EST alpha), esterase beta (EST beta), glutathione S-transferase (GST), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), the lipid peroxidation damage (LPO), the total content of hemoglobin (Hb) and gene expression of four hemoglobins: HbB, HbC, HbD and HbE. Biochemical biomarkers of the larvae of Chironomus sancticaroli were most sensitive to measure effects caused by malathion, followed by cadmium and phenanthrene. Compared to individual exposures, both binary and tertiary mixtures caused synergistic responses. Among the mixtures, the binary exposure cadmium + malathion and the tertiary exposure cadmium + malathion + phenanthrene were the most toxic to Chironomus sancticaroli. Based on these results, all three pollutants can be considered neurotoxic, capable of generating a high degree of metabolic and oxidative stress, potentially causing lipid peroxidation damage and changes in hemoglobin content and as well as gene expression. The observed interactions between the investigated xenobiotics may assist in future studies supporting ecological risk evaluation and conservation of the aquatic ecosystem

TEMAS POLÊMICOS E A ARGUMENTAÇÃO DE ESTUDANTES DO CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

Analisa-se a estrutura e consistência dos argumentos de alunos do curso de Ciências Biológicas quando instigados a defender determinado ponto de vista sobre dois temas Mercado de Carbono e Experimetação Animal . Utilizando-se como referencial para análise o modelo de Toulmin, observou-se que prevaleceu Argumentos do tipo conclusão-justificativa e conclusão-dado-justificativa em ambos os debates, indicando que o método de argumentação dos alunos é derivado, principalmente, de opiniões próprias sobre o assunto ou de opiniões formadas através de aquisição de fatos aleatórios. De modo geral, os debates apresentaram uma boa expressividade e apesar dos argumentos não terem sido formuladas com base em dados científicos, há que se valorizar a importância desse tipo de atividade para o aprimoramento intelectual

Factors that alter the biochemical biomarkers of environmental contamination in Chironomus sancticaroli (Diptera, Chironomidae)

ABSTRACT Changes in physiology of the nervous system and metabolism can be detected through the activity of acetylcholinesterase (AChE), alpha esterase (EST-a) and beta esterase (EST-ß) in chironomids exposed to pollutants. However, to understand the real effect of xenobiotics on organisms, it is important to investigate how certain factors can interfere with enzyme activity. We investigated the effects of different temperatures, food stress and two steps of the enzymatic protocol on the activity of AChE, EST-a and EST-ß in Chironomus sancticaroli. In experiment of thermal stress individuals from the egg stage to the fourth larval instar were exposed to different temperatures (20, 25 and 30 °C). In food stress experiment, larvae were reared until IV instar in a standard setting (25 °C and 0.9 g weekly ration), but from fourth instar on they were divided into groups and offered different feeding regimes (24, 48 and 72 h with/without food). In sample freezing experiment, a group of samples was processed immediately after homogenization and another after freezing for 30 days. To test the effect of centrifugation on samples, enzyme activity was quantified from centrifuged and non-centrifuged samples. The activity of each enzyme reached an optimum at a different temperature. The absence of food triggered different changes in enzyme activity depending on the period of starvation. Freezing and centrifugation of the samples significantly reduced the activity of three enzymes. Based on these results we conclude that the four factors studied had an influence on AChE, EST-a and EST-ß and this influence should be considered in ecotoxicological approaches