Species distribution and pathogens : an analysis of molecular evolution of cetaceans immunity genes

Abstract

Orientador: Mariana Freitas NeryDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O sistema imunológico é essencial para a defesa do organismo contra as ameaças patogênicas, contando com uma diversidade de receptores para a detecção da ameaça e desencadeamento de uma resposta eficiente. Os patógenos presentes no ambiente estão em constante embate com o sistema imunológico e exercem pressões seletivas sobre ele, favorecendo um repertório extenso de receptores para lidar com a diversidade patogênica no ambiente. Ao longo do gradiente latitudinal, em ambientes terrestres, a diversidade tanto de espécies quanto de patógenos se concentra em regiões tropicais e diminui com o aumento da latitude, hábitos migratórios podem fazer com que um indivíduo se exponha a patógenos presentes tanto em regiões temperadas quanto tropicais. Ambientes aquáticos não são tão bem explorados em relação a sua diversidade patogênica, mas há a possibilidade de panoramas diferentes entre ambientes fluviais e ambientes marinhos. Nesse contexto, cetáceos e sirênios oferecem uma plataforma de estudo para a evolução de genes de imunidade, uma vez que são amplamente distribuídos ao redor do globo, realizam migrações de grandes proporções e possuem representantes tanto em ambientes fluviais quanto em ambientes marinhos. A história evolutiva desses animais traz a oportunidade de analisar a evolução de genes de imunidade na conquista de novos ambientes e a sua distribuição permite a análise da sua diversidade em diferentes latitudes. Aqui, reunimos sequências de genes de imunidade a partir de bases de dados já existentes e caracteriza genes de imunidade em quatro espécies (Sotalia fluviatilis, Sotalia guianensis, Trichechus manatus and Trichechus inunguis) sequenciadas pelo projeto Jovem Pesquisador (2015/18269-1) onde ele se insere, comparando ambientes marinhos e fluviais bem como gradientes latitudinais em cetáceos marinhos. Encontramos que, em relação a cetáceos marinhos, a diversidade de genes de MHC mostrou um padrão inesperado, uma vez que este se encontra invertido em comparação com o gradiente latitudinal comumente observado para animais terrestres, além disso, cetáceos marinhos migratórios exibem menor diversidade do que residentes de áreas tropicais ou temperadas. Também, em uma das primeiras análises realizadas comparando genes de imunidade em mamíferos de ambiente fluvial e marinho, encontramos diferenças entre pressões seletivas sofridas nesses dois ambientes em relação a genes da resposta imune inata e aparentes processos de pseudogenização e perda de genesAbstract: The immune system is essential to defense against pathogenic threats, in order to respond properly, it has a wide diversity of receptors. Pathogens present in the environment are in constant competition with the immune system and are a source of selective pressure on it, favoring the diversity of receptors according to the diversity of the environment. Alongside the latitudinal gradient, for terrestrial species, both diversity of species and pathogens concentrate in low latitudes and diminish as it rises, moreover, migratory habits may expose the individuals to pathogens present in both tropical and temperate environments. Aquatic environments are not well explored regarding their pathogenic diversity, but marine and freshwater environments are potentially different. In this context, cetaceans and sirenians offer a platform to study evolution of immunity genes, once they are distributed around the world, make long distance migration and are present in both marine and freshwater habitats. The evolutionary history of these animals allows to analyze immunity genes in the context of conquering new habitats and their distribution allows the analysis of their diversity in different latitudes. Here, we gather sequences from public databases and characterize immunity genes in four species (Sotalia fluviatilis, Sotalia guianensis, Trichechus manatus and Trichechus inunguis) sequenced by a Young Reseearcher Project (2015/18269-1) where this work is included, comparing marine and freshwater habitats as well as latitudinal gradients in marine cetaceans. We find that, regarding marine cetaceans, MHC genes exhibited an unexpected pattern, being inversed in relation to the one found in terrestrial animals. In addition, migratory cetaceans exhibited lower diversity than tropical and temperate residents. Also, in one of the first analyses comparing immunity genes on marine mammals from freshwater and marine environments, we found differences on selective pressures on those habitats on genes from innate immune response and possible pseudogenization and gene loss processesMestradoGenetica Animal e EvoluçãoMestra em Genética e Biologia MolecularCAPE

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