Evolución correlacionada con la adaptación a altas concentraciones de defensas antiherbivoría en el modelo cactus-Drosophila.

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El sistema cactus-levadura-Drosophila es un modelo paradigmático en el estudio de la ecología evolutiva y química. El sistema biológico está compuesto por tres interactores básicos: 1) Miembros de la familia Cactaceae, los cuales cumplen el rol de hospedadores; 2) Una comunidad de microorganismos qu...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Bouzas, Santiago Oscar
Otros Autores: Soto, Ignacio María
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2021
Materias:
CARACTERES CORRELACIONADOS
EVOLUCION EXPERIMENTAL
DROSOPHILA
TOLERANCIA A ALELOQUIMICOS
CORRELATED TRAITS
EXPERIMENTAL EVOLUTION
TOLERANCE TO ALELOCHEMICALS
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6876_Bouzas
http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6876_Bouzas_oai
Aporte de:
Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description El sistema cactus-levadura-Drosophila es un modelo paradigmático en el estudio de la ecología evolutiva y química. El sistema biológico está compuesto por tres interactores básicos: 1) Miembros de la familia Cactaceae, los cuales cumplen el rol de hospedadores; 2) Una comunidad de microorganismos que inician el proceso de descomposición, donde las levaduras cobran especial importancia y 3) especies cactófilas del género Drosophila (Diptera), las cuales se desarrollan en los bolsillos necróticos generados en los tejidos de los cactus hospedadores. Las especies nativas Drosophila buzzatii y D. koepferae se distribuyen en áreas desérticas del norte del país. Aunque ambas especies se crían en tejidos necróticos de cactus de los géneros Opuntia (tunas) y Trichocereus (cactus columnares), exhiben cierto grado de especificidad de nicho. Muchas especies en el género Trichocereus se encuentran enriquecidas en alcaloides, químicos que funcionan como defensas antiherbivoría; mientras que en el género Opuntia estas defensas son más débiles, con diferente composición alcaloidea y en concentraciones mucho menores. Por lo tanto, cada género de cactus representa un ambiente químicamente diferente para las larvas de Drosophila que se crían en sus tejidos necróticos. El estudio de distintos caracteres en individuos de ambas especies de Drosophila criados en el cactus columnar permitió conocer el efecto detrimental de los componentes químicos de éste en el fitness de las moscas, lo cual sugiere un rol importante del componente alcaloideo en el patrón de uso de hospedador de las mismas. La exposición de individuos a altas concentraciones de aleloquímicos de T. terscheckii siguiendo determinados protocolos de selección, permitió generar cepas tolerantes de ambas especies de Drosophila. En este proyecto, nos propusimos usar estas herramientas generadas previamente con el fin de atender dos objetivos generales. El primero, busca estudiar caracteres que, sin ser blanco directo de la selección, responden a la misma de manera correlacionada. A través del segundo objetivo buscamos explorar las bases genéticas de la adaptación a los aleloquímicos de T. terscheckii. Particularmente, evaluamos el efecto de la adaptación sobre la conformación alar, la estabilidad de desarrollo y los costos en el fitness ante la cría en hospedadores alternativos, el efecto de la adaptación sobre la relación fecundidad-longevidad y el rol de la familia de monooxigenesas P450 en la detoxificación de estos aleloquímicos. Entre los resultados más relevantes observados a lo largo de esta tesis podemos mencionar: -Una implicancia parcial de la familia P450 en la detoxificación de los aleloquímicos de T. terscheckii en ambas especies de Drosophila. -Un costo en el fitness por la adaptación al régimen selectivo, evidenciado ante la cría en hospedadores alternativos en la cepa tolerante de D. buzzatii. -Un cambio de la conformación alar en ambas especies de Drosophila como consecuencia del proceso adaptativo. -Una tendencia a baja inestabilidad del desarrollo (estimada a través de la asimetría fluctuante) en la cepa tolerante de D. buzzatii. -Una disminución de la fecundidad y un incremento de la longevidad en los machos de la cepa tolerante de D. buzzatii. En conclusión, podemos decir que el proceso selectivo generó, no solo cepas de moscas tolerantes al estrés químico impuesto, sino que también modificó a las poblaciones experimentales en múltiples formas, afectando caracteres morfológicos y de historia de vida, la performance en hospedadores alternativos, la estabilidad del desarrollo y probablemente otros caracteres no abordados en esta tesis. De esta manera, la presente tesis hace énfasis en la complejidad de los procesos adaptativos y la integralidad de los organismos.
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spelling I28-R145-tesis_n6876_Bouzas_oai2023-04-26 Soto, Ignacio María Carreira, Valeria Paula Bouzas, Santiago Oscar 2021-05-26 El sistema cactus-levadura-Drosophila es un modelo paradigmático en el estudio de la ecología evolutiva y química. El sistema biológico está compuesto por tres interactores básicos: 1) Miembros de la familia Cactaceae, los cuales cumplen el rol de hospedadores; 2) Una comunidad de microorganismos que inician el proceso de descomposición, donde las levaduras cobran especial importancia y 3) especies cactófilas del género Drosophila (Diptera), las cuales se desarrollan en los bolsillos necróticos generados en los tejidos de los cactus hospedadores. Las especies nativas Drosophila buzzatii y D. koepferae se distribuyen en áreas desérticas del norte del país. Aunque ambas especies se crían en tejidos necróticos de cactus de los géneros Opuntia (tunas) y Trichocereus (cactus columnares), exhiben cierto grado de especificidad de nicho. Muchas especies en el género Trichocereus se encuentran enriquecidas en alcaloides, químicos que funcionan como defensas antiherbivoría; mientras que en el género Opuntia estas defensas son más débiles, con diferente composición alcaloidea y en concentraciones mucho menores. Por lo tanto, cada género de cactus representa un ambiente químicamente diferente para las larvas de Drosophila que se crían en sus tejidos necróticos. El estudio de distintos caracteres en individuos de ambas especies de Drosophila criados en el cactus columnar permitió conocer el efecto detrimental de los componentes químicos de éste en el fitness de las moscas, lo cual sugiere un rol importante del componente alcaloideo en el patrón de uso de hospedador de las mismas. La exposición de individuos a altas concentraciones de aleloquímicos de T. terscheckii siguiendo determinados protocolos de selección, permitió generar cepas tolerantes de ambas especies de Drosophila. En este proyecto, nos propusimos usar estas herramientas generadas previamente con el fin de atender dos objetivos generales. El primero, busca estudiar caracteres que, sin ser blanco directo de la selección, responden a la misma de manera correlacionada. A través del segundo objetivo buscamos explorar las bases genéticas de la adaptación a los aleloquímicos de T. terscheckii. Particularmente, evaluamos el efecto de la adaptación sobre la conformación alar, la estabilidad de desarrollo y los costos en el fitness ante la cría en hospedadores alternativos, el efecto de la adaptación sobre la relación fecundidad-longevidad y el rol de la familia de monooxigenesas P450 en la detoxificación de estos aleloquímicos. Entre los resultados más relevantes observados a lo largo de esta tesis podemos mencionar: -Una implicancia parcial de la familia P450 en la detoxificación de los aleloquímicos de T. terscheckii en ambas especies de Drosophila. -Un costo en el fitness por la adaptación al régimen selectivo, evidenciado ante la cría en hospedadores alternativos en la cepa tolerante de D. buzzatii. -Un cambio de la conformación alar en ambas especies de Drosophila como consecuencia del proceso adaptativo. -Una tendencia a baja inestabilidad del desarrollo (estimada a través de la asimetría fluctuante) en la cepa tolerante de D. buzzatii. -Una disminución de la fecundidad y un incremento de la longevidad en los machos de la cepa tolerante de D. buzzatii. En conclusión, podemos decir que el proceso selectivo generó, no solo cepas de moscas tolerantes al estrés químico impuesto, sino que también modificó a las poblaciones experimentales en múltiples formas, afectando caracteres morfológicos y de historia de vida, la performance en hospedadores alternativos, la estabilidad del desarrollo y probablemente otros caracteres no abordados en esta tesis. De esta manera, la presente tesis hace énfasis en la complejidad de los procesos adaptativos y la integralidad de los organismos. The cactus-yeast-Drosophila system is a paradigmatic model in the study of evolutionary and chemical ecology. This biological system is composed by three basic interactors: 1) Cactaceae family members, which play the host role; 2) a microorganism assembly that initiates or participates in the decomposition process, where the yeast community gains special importance and 3) different cactophilic species of the Drosophila genus (Diptera), which grow in necrotic pockets generated in the host cactus tissues. The native species Drosophila buzzatii and D. koepferae distribute in desert areas of the north of our country. Although both species breed in necrotic cacti tissues of the Opuntia (prickly pears) and Trichocereus (columnar cacti) genera, they exhibit a certain degree of niche specificity. Many species in the Trichocereus genus are alkaloids enriched, chemicals that function as an herbivory defense, while in the Opuntia genus the chemical composition is weaker, with different alkaloids composition and in much lower concentrations. Hence, each host cacti genus represents a different chemical environment for Drosophila larvae which breed in necrotic tissues. The study of different traits in individuals of both Drosophila species raised in the columnar cacti allowed us to know the detrimental effect of its chemical components on the flies fitness, which suggests an important role of the alkaloid component in their resource utilization pattern. The exposition of individuals to high concentrations of allelochemicals of T. terscheckii, following artificial selection protocols, led to the aquisition of tolerant lines of both species of Drosophila. In this project, we proposed to use these previously generated tools to address two general objectives. The first one is to study characters which have not been directly targeted by selection, but have responded to it in a correlated manner. Meanwhile, the second objective aims to explore the genetic basis of the adaptation to T. terscheckii allelochemicals. Particularly, we assessed the adaptation effect on wing conformation, developmental stability and fitness costs of the adaptation on the alternative host exploitation, the adaptation effect on the fecundity-longevity relation and the P450 monooxygenase family role on the detoxification of these allelochemicals. Thus, among the most relevant results found in the course of this thesis we may mention: - A partial implication of the P450 family was found in the detoxification of T. terscheckii allelochemicals in both Drosophila species. - A fitness cost due to adaptation to the selective regime was identified in the D. buzzatii tolerant strain, evidenced through the breeding in alternative resources. -In both Drosophila species, a wing conformation change was observed as an adaptative process consequence. -In the D. buzzatii tolerant strain, a tendency to low fluctuating asymmetry values was observerd. -In the D. buzzatii tolerant strain, a decrease in fecundity and an increase in male longevity was detected. In conclusion, we can say that the selective process generated not only tolerant fly strains to the imposed chemical pressure but also it modified the experimental populations in multiple ways, thus affecting morphological and life history traits, performance in alternative hosts, developmental stability and most likely other traits not taken into account in this thesis. Hence, this thesis highlights the adaptative process complexity and the integrality of the organisms. Fil: Bouzas, Santiago Oscar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6876_Bouzas spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar CARACTERES CORRELACIONADOS EVOLUCION EXPERIMENTAL DROSOPHILA TOLERANCIA A ALELOQUIMICOS CORRELATED TRAITS EXPERIMENTAL EVOLUTION DROSOPHILA TOLERANCE TO ALELOCHEMICALS Evolución correlacionada con la adaptación a altas concentraciones de defensas antiherbivoría en el modelo cactus-Drosophila. Evolution correlated with the adaptation to high concentrations of antiherbivory defenses in the cactus-Drosophila system. info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6876_Bouzas_oai

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