Segregação gamética de cromossomos envolvidos em translocações e seu papel no isolamento reprodutivo de espécies do gênero Mazama (Mammalia; Cervidae) - Galindo Huamán, David Javier [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021)
A família Cervidae destaca-se por possuir uma das maiores taxas de evolução cariotípica dentre os mamíferos, reflexo de uma fragilidade cromossômica acentuada, que facilita a ocorrência de quebras e rearranjos cromossômicos. Estas, quando vinculadas ao isolamento geográfico em um curto período, poderiam levar as populações a um processo de especiação. Isso é evidenciado na ampla diversificação cariotípica da família, apresentando exemplos extremos de baixo e alto número diploide, como Muntiacus muntjak (2n = 6/7) e Capreolus pygargus (2n = 70 + 1 – 14 Bs), respectivamente. Muitas espécies crípticas estão escondidas pela grande similaridade morfológica, acompanhada de ampla variação cariotípica, intra e interespecífica. Animais portadores de rearranjos cromossômicos podem apresentar diferentes padrões na segregação meiótica durante a espermiogênese, dando passo à formação de gametas desbalanceados. Isso pode estar relacionado com desordens reprodutivas, como evidenciado em animais domésticos, onde é observada a queda da capacidade reprodutiva. A técnica de hibridização in situ fluorescente (FISH) permite a marcação, identificação e localização dos cromossomos envolvidos nas translocações a partir de sondas de DNA com marcadores fluorescentes. Dada a falta de sondas específicas para espécies de cervídeos, diversos estudos apontam para o uso de sondas bovinas devido ao conhecido mapa genético bovino e à proximidade filogenética entre as famílias Cervidae e Bovidae. Dessa forma, a aplicação da FISH em células espermáticas (também chamada de sperm-FISH) permite estimar a proporção de gametas normais/balanceados e desbalanceados (portadores de aneuploidias). Assim, o presente estudo teve como objetivo: a) Estimar a proporção dos produtos da segregação meiótica em indivíduos portadores de translocações cromossômicas dentro do gênero Mazama, b) Avaliar os potenciais efeitos dos rearranjos cromossômicos na aptidão reprodutiva dos portadores, e c) Avaliar o papel dos rearranjos cromossômicos nos processos de especiação dentro do gênero Mazama. Na espécie M. gouazoubira foi possível avaliar uma translocação Robertsoniana (TR) em quatro animais, sendo que dois incluíam a presença de uma inversão paracêntrica (IPA). O valor médio dos espermatozoides desbalanceados nos portadores da TR/IPA (6,68%) quase dobrou em relação àquele dos portadores de TR (3,76%), mas não houve diferença significativa. Na espécie M. americana, foram avaliadas TRs em diferentes citótipos e fusões em tandem (FT) heterozigotas em híbridos entre citótipos da mesma linhagem cromossômica. Os portadores de TR apresentaram valor médio para a taxa de segregação adjacente de 1,80% e os portadores da FT apresentaram valor médio de 29,07% para os produtos equivalentes a aqueles da segregação adjacente na TR. Nossos resultados indicam um impacto de baixo a moderado do rearranjo cromossômico na aptidão reprodutiva dos machos de M. gouazoubira heterozigotos para TR e TR/IPA e um impacto baixo no caso das TRs em M. americana. No caso dos híbridos de M. americana portadores de FT em heterozigose, os resultados sugerem a formação de uma barreira pós-zigótica eficiente representada pela redução severa da fertilidade dos indivíduos.

The family Cervidae stands out for showing one of the highest rates of karyotype evolution among mammals, reflecting a marked chromosomal fragility. Thus, the occurrence of chromosomal breaks and rearrangements is facilitated and lead populations to process of speciation when linked to geographic isolation in a short period. Besides, a wide karyotype diversification of the family has been observed in their extreme examples of low and high diploid numbers, such as Muntiacus muntjak (2n = 6/7) and Capreolus pygargus (2n = 70 + 1 – 14 Bs), respectively. Many cryptic species are hidden due to the great morphological similarity, accompanied by wide intra and interspecific karyotypic variation. Thus, animals with chromosomal rearrangements may present different patterns of meiotic segregation during spermiogenesis, giving way to the formation of unbalanced gametes. This can be related to reproductive disorders, as observed in domestic animals with reproductive fitness reduction. The fluorescent in situ hybridization (FISH) technique allows the marking, identification, and location of the chromosomes involved in translocations using DNA probes with fluorescent markers. Given the lack of specific probes for deer species, several studies point to the use of bovine probes due to the well-known bovine genetic map and the phylogenetic proximity between families Cervidae and Bovidae. Thus, the application of FISH in sperm cells (also called sperm-FISH) allows estimating the proportion of normal/balanced and unbalanced gametes (carriers of aneuploidies). The present study aimed to a) Estimate the mean rate of meiotic segregation products in carriers of chromosomal translocations within the genus Mazama, b) Assess the potential effects of chromosomal translocations on the reproductive fitness of carriers, and c) Assess the role of chromosomal polymorphisms in speciation processes within the genus Mazama. In the M. gouazoubira species, it was possible to evaluate a Robertsonian translocation (RT) in four animals, two of which included the presence of a paracentric inversion (PAI). The mean value of unbalanced gametes in carriers of the RT/PAI (6.68%) almost doubled in relation to that of carriers with the RT (3.76%); however, no significant difference was observed. Regarding M. americana, RTs were evaluated in different cytotypes and heterozygous tandem fusion (TF) was evaluated in hybrids from the same chromosomal lineage cytotypes. Carriers of RT showed a mean value for the adjacent segregation rate of 1.80% and carriers of TF showed a mean value of 29.07% for products equivalent to those of the adjacent segregation in RT. Our results indicate low to moderate impacts of chromosomal rearrangement on the reproductive fitness of M. gouazoubira heterozygotes for RT and RT/PAI and a low impact in the case of RTs in M. americana. In the case of M. americana hybrids with heterozygous TF, our results suggest an efficient postzygotic barrier represented by the severe reduction in the individuals' fertility.

La familia Cervidae se destaca por tener una de las tasas más altas de evolución cariotípica entre los mamíferos, reflejo de una marcada fragilidad cromosómica, lo que facilita la aparición de rupturas y reordenamientos cromosómicos. Estos, cuando se vinculan con casos de aislamiento geográfico en un período corto, podrían llevar a las poblaciones por un proceso de especiación. Lo que se evidencia en la amplia diversificación cariotípica de la familia, presentando ejemplos extremos de número diploide bajo y alto, como Muntiacus muntjak (2n = 6/7) y Capreolus pygargus (2n = 70 + 1 - 14 Bs), respectivamente. Muchas especies crípticas quedan ocultas debido a la gran similitud morfológica, acompañada de una amplia variación cariotípica, intra e interespecífica. Los animales con reordenamientos cromosómicos pueden presentar diferentes patrones de segregación meiótica durante la espermiogénesis, dando paso a la formación de gametos desequilibrados. Esto puede estar relacionado con trastornos reproductivos, como se evidencia en animales domésticos, donde se observa una disminución de la capacidad reproductiva. La técnica de hibridación in situ fluorescente (FISH) permite el marcado, identificación y ubicación de los cromosomas implicados en translocaciones a mediante el uso de sondas de ADN con marcadores fluorescentes. Dada la falta de sondas específicas para especies de cérvidos, varios estudios apuntan al uso de sondas bovinas debido al gran conocimiento del mapa genético bovino y la proximidad filogenética entre las familias Cervidae y Bovidae. De esa forma, la aplicación de FISH en espermatozoides (también llamado sperm-FISH) permite estimar la proporción de gametos normales / equilibrados y desequilibrados (portadores de aneuploidía). Así, el presente estudio tuvo como objetivo: a) Estimar la proporción de productos de la segregación meiótica en individuos con translocaciones cromosómicas dentro del género Mazama, b) Evaluar los efectos potenciales de los reordenamientos cromosómicos en la aptitud reproductiva de los portadores, y c) Evaluar el rol de los reordenamientos cromosómicos en procesos de especiación dentro del género Mazama. En la especie M. gouazoubira, fue posible evaluar una translocación Robertsoniana (TR) en cuatro animales, dos de los cuales incluyeron la presencia de una inversión paracéntrica (IPA). El valor promedio de espermatozoides desequilibrados en pacientes con TR / IPA (6,68%) casi se duplicó con relación al de los pacientes con TR (3,76%), aunque no hubo diferencia significativa. En la especie M. americana, se evaluaron TR en diferentes citotipos y fusiones en tándem heterocigoto (FT) en híbridos entre citotipos del mismo linaje cromosómico. Los portadores de TR tuvieron un valor promedio de segregación adyacente de 1.80% y los portadores de FT tuvieron un valor promedio de 29.07% para productos equivalentes a los de segregación adyacente en TR. Nuestros resultados indican un impacto de bajo a moderado del reordenamiento cromosómico en la aptitud reproductiva de machos heterocigotos de M. gouazoubira para TR y TR / IPA y un impacto bajo en el caso de TR en M. americana. En el caso de los híbridos de M. americana con FT en heterocigosis, los resultados sugieren la formación de una barrera post-cigótica eficiente representada por la severa reducción de la fertilidad de los individuos.
Gametic segregation of chromosomes involved in translocations and their role in reproductive isolation of species of the genus Mazama (Mammalia; Cervidae)
Segregación gamética de cromosomas involucrados en translocaciones y su papel en el aislamiento reproductivo de las especies del género Mazama (Mammalia; Cervidae)
Keywords: Cervídeos neotropicais; citogenética; polimorfismo cromossômico; segregação meiótica; sperm-FISH; Chromosomal polymorphism; cytogenetics; meiotic segregation; Neotropical deer; Cérvidos neotropicales; polimorfismo cromosómico; segregación meiótica