Heteroplasmy in Bombus morio (Hymnoptera, Apidae) and impacts in evolutionary studies

A utilização de sequências do DNA mitocondrial (mtDNA) como marcadores moleculares na investigação da diversidade genética e evolução é muito difundida, auxiliando na realização de inferências em inúmeros trabalhos. Apesar de sua inegável importância, a utilização dessas sequências como marcadores moleculares suscita algumas questões. A heteroplasmia, por exemplo, é reconhecida como um desafio na utilização de sequências do mtDNA. Este estado ocorre quando um organismo apresenta diferentes haplótipos mitocondriais. Em um trabalho anterior, foram encontrados indícios que sugeriam a presença de heteroplasmia na espécie de abelha Bombus morio. O trabalho atual investigou de forma mais detalhada a presença de heteroplasmia nessa espécie, assim como fatores que podem influenciar na identificação desse estado. Os resultados obtidos confirmaram a existência de heteroplasmia nessa espécie, e identificaram que alguns haplótipos heteroplásmicos foram compartilhados entre indivíduos de localidades distintas. Esses haplótipos heteroplásmicos compartilhados sugerem a existência de heteroplasmia estável em B. morio, o que pode influenciar inferências evolutivas, e em especial, os estudos populacionais. Também foi detectada a presença de NUMTs, pseudogenes nucleares resultantes da transferência de sequências do mtDNA para o genoma nuclear. Esses NUMTs apresentaram grande divergência de sequência em relação aos haplótipos mitocondriais, o que poderia afetar análises filogenéticas e populacionais, além da identificação de espécies por meio do DNA barcoding. Ainda, erros de amplificação podem ser falsamente interpretados como variação intraindividual do DNA mitocondrial (mtDNA), superestimando o número de haplótipos, principalmente quando polimerases de baixa fidelidade são utilizadas. Por fim, os resultados observados neste trabalho sugerem que a utilização de sequências do mtDNA deve ser utilizada de forma cautelosa, e indícios de heteroplasmia, como a presença de picos duplos, não devem ser ignorados. Quando essas evidências são observadas investigações mais detalhadas devem ser aplicadas, a fim de aferir qual a sua origem, e, no caso da heteroplasmia ser confirmada, quais as possíveis consequências produzidas pela presença desse estadoThe mitochondrial DNA sequences (mtDNA) have been widely applied as molecular markers in the investigation of genetic diversity and evolution. Despite its undeniable importance, the use of these sequences as molecular markers may present some drawbacks. Heteroplasmy, for example, is recognized as a challenge. This state occurs when an individual has different mitochondrial haplotypes. In a previous work, evidences suggesting the presence of heteroplasmy in the bumblebee Bombus morio were verified. The present work investigated in more detail the presence of heteroplasmy in this species, as well as factors that may influence the identification of this state. The results confirmed the existence of heteroplasmy in this species, and identified that some heteroplasmic haplotypes were shared between individuals from different locations. These shared heteroplasmic haplotypes suggest the existence of stable heteroplasmy in B. morio, which may interfere in evolutionary inferences, especially in population studies. NUMTs, nuclear pseudogenes resulting from the transfer of mtDNA sequences to the nuclear genome, were also detected. These NUMTs showed great sequence divergence from mitochondrial haplotypes, which could affect phylogenetic and population analyzes, as well as species identification through DNA barcoding. In addition, it was observed that amplification errors might be misinterpreted as mtDNA intraindividual variation and overestimates the number of intraindividual haplotypes, especially when low fidelity polymerases are used. Finally, the results observed in this study suggest that the use of mtDNA sequences should be used carefully, and evidences of heteroplasmy, such as the presence of double peaks, should not be ignored. Additional investigations should be applied in case of heteroplasmy evidences to ascertain your source and the consequences of the presence of this stat

Heteroplasmy in Bombus morio (Hymnoptera, Apidae) and impacts in evolutionary studies

A utilização de sequências do DNA mitocondrial (mtDNA) como marcadores moleculares na investigação da diversidade genética e evolução é muito difundida, auxiliando na realização de inferências em inúmeros trabalhos. Apesar de sua inegável importância, a utilização dessas sequências como marcadores moleculares suscita algumas questões. A heteroplasmia, por exemplo, é reconhecida como um desafio na utilização de sequências do mtDNA. Este estado ocorre quando um organismo apresenta diferentes haplótipos mitocondriais. Em um trabalho anterior, foram encontrados indícios que sugeriam a presença de heteroplasmia na espécie de abelha Bombus morio. O trabalho atual investigou de forma mais detalhada a presença de heteroplasmia nessa espécie, assim como fatores que podem influenciar na identificação desse estado. Os resultados obtidos confirmaram a existência de heteroplasmia nessa espécie, e identificaram que alguns haplótipos heteroplásmicos foram compartilhados entre indivíduos de localidades distintas. Esses haplótipos heteroplásmicos compartilhados sugerem a existência de heteroplasmia estável em B. morio, o que pode influenciar inferências evolutivas, e em especial, os estudos populacionais. Também foi detectada a presença de NUMTs, pseudogenes nucleares resultantes da transferência de sequências do mtDNA para o genoma nuclear. Esses NUMTs apresentaram grande divergência de sequência em relação aos haplótipos mitocondriais, o que poderia afetar análises filogenéticas e populacionais, além da identificação de espécies por meio do DNA barcoding. Ainda, erros de amplificação podem ser falsamente interpretados como variação intraindividual do DNA mitocondrial (mtDNA), superestimando o número de haplótipos, principalmente quando polimerases de baixa fidelidade são utilizadas. Por fim, os resultados observados neste trabalho sugerem que a utilização de sequências do mtDNA deve ser utilizada de forma cautelosa, e indícios de heteroplasmia, como a presença de picos duplos, não devem ser ignorados. Quando essas evidências são observadas investigações mais detalhadas devem ser aplicadas, a fim de aferir qual a sua origem, e, no caso da heteroplasmia ser confirmada, quais as possíveis consequências produzidas pela presença desse estadoThe mitochondrial DNA sequences (mtDNA) have been widely applied as molecular markers in the investigation of genetic diversity and evolution. Despite its undeniable importance, the use of these sequences as molecular markers may present some drawbacks. Heteroplasmy, for example, is recognized as a challenge. This state occurs when an individual has different mitochondrial haplotypes. In a previous work, evidences suggesting the presence of heteroplasmy in the bumblebee Bombus morio were verified. The present work investigated in more detail the presence of heteroplasmy in this species, as well as factors that may influence the identification of this state. The results confirmed the existence of heteroplasmy in this species, and identified that some heteroplasmic haplotypes were shared between individuals from different locations. These shared heteroplasmic haplotypes suggest the existence of stable heteroplasmy in B. morio, which may interfere in evolutionary inferences, especially in population studies. NUMTs, nuclear pseudogenes resulting from the transfer of mtDNA sequences to the nuclear genome, were also detected. These NUMTs showed great sequence divergence from mitochondrial haplotypes, which could affect phylogenetic and population analyzes, as well as species identification through DNA barcoding. In addition, it was observed that amplification errors might be misinterpreted as mtDNA intraindividual variation and overestimates the number of intraindividual haplotypes, especially when low fidelity polymerases are used. Finally, the results observed in this study suggest that the use of mtDNA sequences should be used carefully, and evidences of heteroplasmy, such as the presence of double peaks, should not be ignored. Additional investigations should be applied in case of heteroplasmy evidences to ascertain your source and the consequences of the presence of this stat

Gene expression in bees with parasitic behaviors

As abelhas constituem um grupo com mais de 20.000 espécies que apresentam uma grande variedade de comportamentos. Dentre elas, existem espécies que exploram estratégias parasíticas. Nas abelhas, são descritos três tipos de parasitismo: o parasitismo social, caracterizado por uma fêmea com capacidade reprodutiva que invade o ninho de espécies sociais e utiliza a força de trabalho das operárias hospedeiras para cuidar de sua prole; o cleptoparasitismo, observado entre espécies solitárias, e caracterizado por uma fêmea parasita que deposita ovos nos ninhos da espécie hospedeira; e a cleptobiose, caracterizada por membros de uma espécie que saqueiam alimento obtido por outra espécie. A despeito de sua importância evolutiva e ecológica, o conhecimento sobre as bases moleculares subjacentes a esses comportamentos ainda é incipiente. Nesse sentido, neste trabalho foram utilizados dados de RNA-Seq para realizar análises comparativas entre espécies de abelhas parasitas e hospedeiras nativas do Brasil, com a finalidade de identificar genes e vias metabólicas associadas aos comportamentos de cleptoparasitismo e cleptobiose. A comparação da expressão de genes ortólogos entre essas espécies resultou na identificação de genes potencialmente associados às estratégias parasíticas investigadas, e que compreendem candidatos para trabalhos futuros, abrindo e direcionando várias perspectivas de investigação com o intuito de compreender aspectos mais específicos desses comportamentosBees constitute a group with over 20,000 species that display a wide range of behaviors. Among them, there are species that exploit parasitic strategies. There are three different types of parasitism that are described in bees: social parasitism, which is characterized by a reproductive female invading the nest of a social species and using the host workers\' labor to care for its offspring; cleptoparasitism, which is observed between solitary species and is characterized by a parasitic female laying eggs in the nests of the host species; and cleptobiosis, which is characterized by individuals of one species robbing food obtained by another species. Despite the significance of these behaviors in terms of evolution and ecology, we still know very little about the underlying molecular mechanisms. In this sense, RNA-Seq data were used in this study to perform comparative analyses between parasitic and host bee species native to Brazil, in order to identify genes and metabolic pathways associated with cleptoparasitism and cleptobiosis. Comparison of the expression of orthologous genes between these species resulted in the identification of genes potentially associated with the investigated parasitic strategies, which are candidates for further work, opening and directing different research perspectives that aim to understand more specific aspects of these behaviors

Fidelity of DNA polymerases in the detection of intraindividual variation of mitochondrial DNA

Here we investigated the consequences of PCR amplification errors in the identification of intraindividual mtDNA variation. The bumblebee Bombus morio was chosen as model for the COI gene amplification tests with two DNA polymerases (Taq and Q5) presenting different error rates. The amplifications using Taq resulted in a significant increase of singleton haplotypes per individual in comparison to Q5. The sequence characteristics indicated that Taq resulted haplotypes are mostly due to amplification errors. Studies focusing on intraindividual variability should address special attention to the DNA polymerase fidelity to avoid overestimation of heteroplasmic haplotypes

Evolutionary perspectives on bee mtDNA from mito-OMICS analyses of a solitary species

info:eu-repo/semantics/publishe

Evolutionary perspectives on bee mtDNA from mito-OMICS analyses of a solitary species

info:eu-repo/semantics/publishe

Microsatellite records for volume 8, issue 2

Peer reviewe